BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2025 · Simulare / model

Varianta simulare

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

1. Folosim relația i2=1i^2=-1. Calculăm:

2i(6i)=12i2i2=12i+2.2i(6-i)=12i-2i^2=12i+2.

De asemenea,

3(14i)=312i.3(1-4i)=3-12i.

Prin urmare,

2i(6i)+3(14i)=12i+2+312i=5.2i(6-i)+3(1-4i)=12i+2+3-12i=5.

Am arătat că

2i(6i)+3(14i)=5.\boxed{2i(6-i)+3(1-4i)=5}.

2. Funcția este

f(x)=x+5.f(x)=x+5.

Compunerea funcției cu ea însăși este

(ff)(a)=f(f(a))=f(a+5)=a+5+5=a+10.(f\circ f)(a)=f(f(a))=f(a+5)=a+5+5=a+10.

Condiția din enunț devine

a+10=2a.a+10=2a.

Rezultă

a=10.a=10.

Verificare:

(ff)(10)=f(15)=20=210.(f\circ f)(10)=f(15)=20=2\cdot 10.

Deci

a=10.\boxed{a=10}.

3. Ecuația este

x2+4x4=x2.\sqrt{x^2+4x-4}=x\sqrt2.

Deoarece membrul stâng este nenegativ, trebuie să avem

x20x0.x\sqrt2\ge 0 \Longleftrightarrow x\ge 0.

Pentru x0x\ge 0, putem ridica la pătrat:

x2+4x4=2x2.x^2+4x-4=2x^2.

Rezultă

x24x+4=0(x2)2=0.x^2-4x+4=0 \Longleftrightarrow (x-2)^2=0.

Deci

x=2.x=2.

Verificare:

22+424=8=22.\sqrt{2^2+4\cdot2-4}=\sqrt8=2\sqrt2.

Soluția este

x=2.\boxed{x=2}.

4. Mulțimea numerelor naturale de o cifră este

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},\{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9\},

deci sunt 1010 cazuri posibile.

Avem

16=24.16=2^4.

Numărul 2n2^n este divizibil cu 1616 dacă și numai dacă

n4.n\ge 4.

Din mulțimea de mai sus, valorile favorabile sunt

n{4,5,6,7,8,9}.n\in\{4,5,6,7,8,9\}.

Sunt 66 cazuri favorabile, deci probabilitatea este

P=610=35.P=\frac{6}{10}=\frac35.

Răspuns:

35.\boxed{\frac35}.

5. Avem

O(0,0),A(3,1),B(2,4).O(0,0),\qquad A(3,1),\qquad B(2,4).

Pentru a arăta că triunghiul OABOAB este dreptunghic în AA, verificăm perpendicularitatea vectorilor AO\overrightarrow{AO} și AB\overrightarrow{AB}.

Calculăm:

AO=OA=(03,01)=(3,1),\overrightarrow{AO}=O-A=(0-3,0-1)=(-3,-1), AB=BA=(23,41)=(1,3).\overrightarrow{AB}=B-A=(2-3,4-1)=(-1,3).

Produsul scalar este

AOAB=(3)(1)+(1)3=33=0.\overrightarrow{AO}\cdot\overrightarrow{AB} =(-3)(-1)+(-1)\cdot3=3-3=0.

Deci

AOAB.\overrightarrow{AO}\perp\overrightarrow{AB}.

Prin urmare, triunghiul OABOAB este dreptunghic în AA.

6. Expresia este

E(x)=sinx+2cos2x+2sin2x2.E(x)=\sin x+2\cos 2x+2\sin^2\frac{x}{2}.

Pentru x=π2x=\dfrac{\pi}{2}, avem

sinπ2=1,cosπ=1,sin2π4=(22)2=12.\sin\frac{\pi}{2}=1,\qquad \cos\pi=-1,\qquad \sin^2\frac{\pi}{4}=\left(\frac{\sqrt2}{2}\right)^2=\frac12.

Astfel,

E(π2)=1+2(1)+212=12+1=0.E\left(\frac{\pi}{2}\right) =1+2(-1)+2\cdot\frac12 =1-2+1=0.

Am arătat că

E(π2)=0.\boxed{E\left(\frac{\pi}{2}\right)=0}.

SUBIECTUL al II-lea

1. Se consideră

A(x)=(x+1x2x2x+1),xR.A(x)= \begin{pmatrix} x+1&-x\\ -2x&2x+1 \end{pmatrix}, \qquad x\in\mathbb R.

1.a) Pentru x=1x=1, obținem

A(1)=(2123).A(1)= \begin{pmatrix} 2&-1\\ -2&3 \end{pmatrix}.

Determinantul este

det(A(1))=23(1)(2)=62=4.\det(A(1))=2\cdot3-(-1)(-2)=6-2=4.

Deci

det(A(1))=4.\boxed{\det(A(1))=4}.

1.b) Calculăm

A(1)=(0121).A(-1)= \begin{pmatrix} 0&1\\ 2&-1 \end{pmatrix}.

Atunci

A(1)A(x)=(0121)(x+1x2x2x+1).A(-1)\cdot A(x) = \begin{pmatrix} 0&1\\ 2&-1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x+1&-x\\ -2x&2x+1 \end{pmatrix}.

Rezultă

A(1)A(x)=(2x2x+12(x+1)+2x2x(2x+1))=(2x2x+14x+24x1).A(-1)\cdot A(x) = \begin{pmatrix} -2x&2x+1\\ 2(x+1)+2x&-2x-(2x+1) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2x&2x+1\\ 4x+2&-4x-1 \end{pmatrix}.

Pe de altă parte,

A(2x1)=(2x(2x1)2(2x1)2(2x1)+1)=(2x2x+14x+24x1).A(-2x-1)= \begin{pmatrix} -2x&-(-2x-1)\\ -2(-2x-1)&2(-2x-1)+1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2x&2x+1\\ 4x+2&-4x-1 \end{pmatrix}.

Prin urmare,

A(1)A(x)=A(2x1),xR.\boxed{A(-1)\cdot A(x)=A(-2x-1)},\qquad \forall x\in\mathbb R.

1.c) Din subpunctul anterior,

A(1)A(m)=A(2m1),A(-1)\cdot A(m)=A(-2m-1),

și

A(1)A(n)=A(2n1).A(-1)\cdot A(n)=A(-2n-1).

Prin distributivitate,

A(1)(A(m)+A(n))=A(2m1)+A(2n1).A(-1)\cdot(A(m)+A(n))=A(-2m-1)+A(-2n-1).

Notăm

s=(2m1)+(2n1)=2(m+n)2.s=(-2m-1)+(-2n-1)=-2(m+n)-2.

Pentru orice u,vRu,v\in\mathbb R,

A(u)+A(v)=(u+v+2(u+v)2(u+v)2(u+v)+2).A(u)+A(v)= \begin{pmatrix} u+v+2&-(u+v)\\ -2(u+v)&2(u+v)+2 \end{pmatrix}.

Astfel,

A(2m1)+A(2n1)=(s+2s2s2s+2).A(-2m-1)+A(-2n-1)= \begin{pmatrix} s+2&-s\\ -2s&2s+2 \end{pmatrix}.

De asemenea,

2A(4)=2(3487)=(681614).2A(-4)=2 \begin{pmatrix} -3&4\\ 8&-7 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -6&8\\ 16&-14 \end{pmatrix}.

Egalitatea cerută este echivalentă cu

(s+2s2s2s+2)=(681614).\begin{pmatrix} s+2&-s\\ -2s&2s+2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -6&8\\ 16&-14 \end{pmatrix}.

Din prima poziție obținem

s+2=6s=8,s+2=-6 \Longleftrightarrow s=-8,

iar celelalte poziții dau aceeași condiție.

Cum

s=2(m+n)2,s=-2(m+n)-2,

rezultă

2(m+n)2=82(m+n)=6m+n=3.-2(m+n)-2=-8 \Longleftrightarrow -2(m+n)=-6 \Longleftrightarrow m+n=3.

Pentru m,nNm,n\in\mathbb N și m<nm<n, perechile sunt

(m,n){(0,3),(1,2)}.(m,n)\in\{(0,3),(1,2)\}.

Răspuns:

(m,n){(0,3),(1,2)}.\boxed{(m,n)\in\{(0,3),(1,2)\}}.

2. Pe R\mathbb R este definită legea

xy=x3y+y3x.x\circ y=x\cdot 3^y+y\cdot 3^x.

2.a) Calculăm:

12=132+231=9+6=15.1\circ 2=1\cdot3^2+2\cdot3^1=9+6=15.

Deci

12=15.\boxed{1\circ2=15}.

2.b) Pentru orice xRx\in\mathbb R, avem

x0=x30+03x=x1+0=x,x\circ0=x\cdot3^0+0\cdot3^x=x\cdot1+0=x,

și

0x=03x+x30=0+x1=x.0\circ x=0\cdot3^x+x\cdot3^0=0+x\cdot1=x.

Prin urmare, 00 este element neutru al legii de compoziție:

e=0.\boxed{e=0}.

2.c) Condiția este

x(3x)=(2x)(2x),x0.x\circ(3x)=(2x)\circ(2x),\qquad x\ne0.

Folosim definiția legii:

x(3x)=x33x+3x3x,x\circ(3x)=x\cdot3^{3x}+3x\cdot3^x,

și

(2x)(2x)=2x32x+2x32x=4x32x.(2x)\circ(2x)=2x\cdot3^{2x}+2x\cdot3^{2x}=4x\cdot3^{2x}.

Ecuația devine

x33x+3x3x=4x32x.x\cdot3^{3x}+3x\cdot3^x=4x\cdot3^{2x}.

Deoarece x0x\ne0, împărțim la xx:

33x+33x=432x.3^{3x}+3\cdot3^x=4\cdot3^{2x}.

Notăm

t=3x.t=3^x.

Atunci t>0t>0, iar ecuația devine

t3+3t=4t2.t^3+3t=4t^2.

Mutăm toți termenii în același membru:

t34t2+3t=0t(t24t+3)=0.t^3-4t^2+3t=0 \Longleftrightarrow t(t^2-4t+3)=0.

Cum t>0t>0, nu putem avea t=0t=0. Rămâne

t24t+3=0(t1)(t3)=0.t^2-4t+3=0 \Longleftrightarrow (t-1)(t-3)=0.

Deci

t=1saut=3.t=1 \quad \text{sau}\quad t=3.

Din 3x=13^x=1 rezultă x=0x=0, dar această valoare este exclusă. Din 3x=33^x=3 rezultă

x=1.x=1.

Verificare:

13=127+33=36,1\circ3=1\cdot27+3\cdot3=36, 22=29+29=36.2\circ2=2\cdot9+2\cdot9=36.

Soluția este

x=1.\boxed{x=1}.

SUBIECTUL al III-lea

1. Se consideră

f:RR,f(x)=exx2+3x+3.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{e^x}{x^2+3x+3}.

Numitorul este

x2+3x+3=(x+32)2+34>0,x^2+3x+3=\left(x+\frac32\right)^2+\frac34>0,

pentru orice xRx\in\mathbb R, deci funcția este bine definită pe R\mathbb R.

1.a) Notăm

q(x)=x2+3x+3.q(x)=x^2+3x+3.

Atunci

q(x)=2x+3.q'(x)=2x+3.

Aplicând regula derivării unui raport, obținem

f(x)=exq(x)exq(x)q(x)2=ex(q(x)q(x))q(x)2.f'(x)=\frac{e^x q(x)-e^x q'(x)}{q(x)^2} =\frac{e^x(q(x)-q'(x))}{q(x)^2}.

Calculăm:

q(x)q(x)=x2+3x+3(2x+3)=x2+x.q(x)-q'(x)=x^2+3x+3-(2x+3)=x^2+x.

Prin urmare,

f(x)=ex(x2+x)(x2+3x+3)2,xR.\boxed{ f'(x)=\frac{e^x(x^2+x)}{(x^2+3x+3)^2} },\qquad x\in\mathbb R.

1.b) Avem o formă de tip ++\dfrac{+\infty}{+\infty}, deci putem aplica de două ori regula lui l’Hospital:

limx+exx2+3x+3=limx+ex2x+3.\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{x^2+3x+3} = \lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{2x+3}.

Din nou,

limx+ex2x+3=limx+ex2=+.\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{2x+3} = \lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{2} =+\infty.

Așadar,

limx+f(x)=+.\boxed{\displaystyle\lim_{x\to+\infty} f(x)=+\infty}.

1.c) Trebuie să demonstrăm că

f(x)f(y)3e3e,x0y.f(x)-f(y)\le \frac{3-e}{3e}, \qquad x\le0\le y.

Din formula derivatei,

f(x)=exx(x+1)(x2+3x+3)2.f'(x)=\frac{e^x x(x+1)}{(x^2+3x+3)^2}.

Deoarece

ex>0și(x2+3x+3)2>0,e^x>0 \quad \text{și}\quad (x^2+3x+3)^2>0,

semnul lui f(x)f'(x) este semnul produsului x(x+1)x(x+1).

Astfel,

f(x)>0 pe (,1),f'(x)>0 \text{ pe } (-\infty,-1), f(x)<0 pe (1,0),f'(x)<0 \text{ pe } (-1,0),

și

f(x)>0 pe (0,+).f'(x)>0 \text{ pe } (0,+\infty).

Rezultă că, pe intervalul (,0](-\infty,0], funcția are valoare maximă în x=1x=-1. Deci, pentru orice x0x\le0,

f(x)f(1).f(x)\le f(-1).

Pe intervalul [0,+)[0,+\infty), funcția este crescătoare, deci, pentru orice y0y\ge0,

f(y)f(0).f(y)\ge f(0).

Prin urmare,

f(x)f(y)f(1)f(0).f(x)-f(y)\le f(-1)-f(0).

Calculăm:

f(1)=e1(1)2+3(1)+3=e11=1e,f(-1)=\frac{e^{-1}}{(-1)^2+3(-1)+3} =\frac{e^{-1}}{1}=\frac1e,

și

f(0)=13.f(0)=\frac{1}{3}.

Rezultă

f(1)f(0)=1e13=3e3e.f(-1)-f(0)=\frac1e-\frac13 =\frac{3-e}{3e}.

Deci

f(x)f(y)3e3e,x0y.\boxed{ f(x)-f(y)\le \frac{3-e}{3e} }, \qquad x\le0\le y.

2. Se consideră

f:(0,+)R,f(x)=4x+1+3xlnx.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=4x+1+3x\ln x.

2.a) Pe intervalul [1,2][1,2], avem x>0x>0, deci funcția este bine definită. Observăm că

f(x)3xlnx=4x+1.f(x)-3x\ln x=4x+1.

Prin urmare,

12(f(x)3xlnx)dx=12(4x+1)dx.\int_1^2 (f(x)-3x\ln x)\,dx = \int_1^2 (4x+1)\,dx.

Calculăm:

12(4x+1)dx=[2x2+x]12=(8+2)(2+1)=103=7.\int_1^2 (4x+1)\,dx = \left[2x^2+x\right]_1^2 =(8+2)-(2+1)=10-3=7.

Așadar,

12(f(x)3xlnx)dx=7.\boxed{\displaystyle\int_1^2 (f(x)-3x\ln x)\,dx=7}.

2.b) Pe intervalul [1,e][1,e], avem x>0x>0. În plus,

f(x)4x1=3xlnx.f(x)-4x-1=3x\ln x.

Atunci

1ef(x)4x1xdx=1e3xlnxxdx=31elnxdx.\int_1^e \frac{f(x)-4x-1}{x}\,dx = \int_1^e \frac{3x\ln x}{x}\,dx = 3\int_1^e \ln x\,dx.

Folosim primitiva

lnxdx=xlnxx+C.\int \ln x\,dx=x\ln x-x+C.

Deci

31elnxdx=3[xlnxx]1e.3\int_1^e \ln x\,dx =3\left[x\ln x-x\right]_1^e.

Calculăm:

[xlnxx]1e=(elnee)(1ln11)=(ee)(01)=1.\left[x\ln x-x\right]_1^e =(e\ln e-e)-(1\ln1-1) =(e-e)-(0-1)=1.

Prin urmare,

1ef(x)4x1xdx=3.\boxed{\displaystyle\int_1^e \frac{f(x)-4x-1}{x}\,dx=3}.

2.c) Pe intervalul [2,4][2,4], avem x>0x>0 și lnx>0\ln x>0, deci integrala este bine definită. Din definiția funcției,

f(x)1=4x+3xlnx=x(4+3lnx).f(x)-1=4x+3x\ln x=x(4+3\ln x).

Astfel,

f(x)1x2lnx=x(4+3lnx)x2lnx=4+3lnxxlnx=4xlnx+3x.\frac{f(x)-1}{x^2\ln x} = \frac{x(4+3\ln x)}{x^2\ln x} = \frac{4+3\ln x}{x\ln x} = \frac{4}{x\ln x}+\frac3x.

Integrala devine

24f(x)1x2lnxdx=4241xlnxdx+3241xdx.\int_2^4 \frac{f(x)-1}{x^2\ln x}\,dx = 4\int_2^4 \frac{1}{x\ln x}\,dx +3\int_2^4 \frac1x\,dx.

Pentru prima integrală folosim substituția u=lnxu=\ln x, du=1xdxdu=\dfrac1x\,dx:

241xlnxdx=[ln(lnx)]24=ln(ln4)ln(ln2).\int_2^4 \frac{1}{x\ln x}\,dx = \left[\ln(\ln x)\right]_2^4 = \ln(\ln4)-\ln(\ln2).

Cum

ln4=ln(22)=2ln2,\ln4=\ln(2^2)=2\ln2,

rezultă

ln(ln4)ln(ln2)=ln(2ln2)ln(ln2)=ln2.\ln(\ln4)-\ln(\ln2) = \ln(2\ln2)-\ln(\ln2) = \ln2.

De asemenea,

241xdx=[lnx]24=ln4ln2=ln2.\int_2^4 \frac1x\,dx = \left[\ln x\right]_2^4 = \ln4-\ln2 = \ln2.

Prin urmare,

24f(x)1x2lnxdx=4ln2+3ln2=7ln2.\int_2^4 \frac{f(x)-1}{x^2\ln x}\,dx =4\ln2+3\ln2=7\ln2.

Din condiția

24f(x)1x2lnxdx=aln2\int_2^4 \frac{f(x)-1}{x^2\ln x}\,dx=a\ln2

obținem

aln2=7ln2.a\ln2=7\ln2.

Deoarece ln20\ln2\ne0, rezultă

a=7.\boxed{a=7}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea enunțului oficial.
  • Am verificat notațiile pierdute în textul extras din PDF: la I.3 ecuația este cu radical, la I.4 numărul este 2n2^n, iar la II.2 legea este xy=x3y+y3xx\circ y=x\cdot3^y+y\cdot3^x.
  • Au fost precizate condițiile de domeniu pentru radical, puteri, logaritmi, numitori și integrale.
  • Calculele de algebră, probabilitate, geometrie analitică, trigonometrie, matrice, lege de compoziție, derivare, monotonie, limită și integrare sunt dezvoltate explicit.
  • Rezultatele finale au fost reverificate: a=10a=10, x=2x=2, probabilitatea 35\frac35, perechile (0,3)(0,3), (1,2)(1,2), soluția x=1x=1, inegalitatea 3e3e\frac{3-e}{3e} și a=7a=7.