BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2025 · Simulare / model

Simulare națională

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

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

2i(6−i)=12i−2i2=12i+2.2i(6-i)=12i-2i^2=12i+2.

De asemenea,

3(1−4i)=3−12i.3(1-4i)=3-12i.

Prin urmare,

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

Am arătat că

2i(6−i)+3(1−4i)=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

(f∘f)(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:

(f∘f)(10)=f(15)=20=2⋅10.(f\circ f)(10)=f(15)=20=2\cdot 10.

Deci

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

3. Ecuația este

x2+4x−4=x2.\sqrt{x^2+4x-4}=x\sqrt2.

Deoarece membrul stâng este nenegativ, trebuie să avem

x2≥0⟺x≥0.x\sqrt2\ge 0 \Longleftrightarrow x\ge 0.

Pentru x≥0x\ge 0, putem ridica la pătrat:

x2+4x−4=2x2.x^2+4x-4=2x^2.

Rezultă

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

Deci

x=2.x=2.

Verificare:

22+4⋅2−4=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

n≥4.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→=O−A=(0−3,0−1)=(−3,−1),\overrightarrow{AO}=O-A=(0-3,0-1)=(-3,-1), AB→=B−A=(2−3,4−1)=(−1,3).\overrightarrow{AB}=B-A=(2-3,4-1)=(-1,3).

Produsul scalar este

AO→⋅AB→=(−3)(−1)+(−1)⋅3=3−3=0.\overrightarrow{AO}\cdot\overrightarrow{AB} =(-3)(-1)+(-1)\cdot3=3-3=0.

Deci

AO→⊥AB→.\overrightarrow{AO}\perp\overrightarrow{AB}.

Prin urmare, triunghiul OABOAB este dreptunghic în AA.

6. Expresia este

E(x)=sin⁡x+2cos⁡2x+2sin⁡2x2.E(x)=\sin x+2\cos 2x+2\sin^2\frac{x}{2}.

Pentru x=π2x=\dfrac{\pi}{2}, avem

sin⁡π2=1,cos⁡π=−1,sin⁡2π4=(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)+2⋅12=1−2+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+1−x−2x2x+1),x∈R.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)=(2−1−23).A(1)= \begin{pmatrix} 2&-1\\ -2&3 \end{pmatrix}.

Determinantul este

det⁡(A(1))=2⋅3−(−1)(−2)=6−2=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)=(012−1).A(-1)= \begin{pmatrix} 0&1\\ 2&-1 \end{pmatrix}.

Atunci

A(−1)⋅A(x)=(012−1)(x+1−x−2x2x+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)+2x−2x−(2x+1))=(−2x2x+14x+2−4x−1).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(−2x−1)=(−2x−(−2x−1)−2(−2x−1)2(−2x−1)+1)=(−2x2x+14x+2−4x−1).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(−2x−1),∀x∈R.\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(−2m−1),A(-1)\cdot A(m)=A(-2m-1),

și

A(−1)⋅A(n)=A(−2n−1).A(-1)\cdot A(n)=A(-2n-1).

Prin distributivitate,

A(−1)⋅(A(m)+A(n))=A(−2m−1)+A(−2n−1).A(-1)\cdot(A(m)+A(n))=A(-2m-1)+A(-2n-1).

Notăm

s=(−2m−1)+(−2n−1)=−2(m+n)−2.s=(-2m-1)+(-2n-1)=-2(m+n)-2.

Pentru orice u,v∈Ru,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(−2m−1)+A(−2n−1)=(s+2−s−2s2s+2).A(-2m-1)+A(-2n-1)= \begin{pmatrix} s+2&-s\\ -2s&2s+2 \end{pmatrix}.

De asemenea,

2A(−4)=2(−348−7)=(−6816−14).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+2−s−2s2s+2)=(−6816−14).\begin{pmatrix} s+2&-s\\ -2s&2s+2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -6&8\\ 16&-14 \end{pmatrix}.

Din prima poziție obținem

s+2=−6⟺s=−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=−8⟺−2(m+n)=−6⟺m+n=3.-2(m+n)-2=-8 \Longleftrightarrow -2(m+n)=-6 \Longleftrightarrow m+n=3.

Pentru m,n∈Nm,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

x∘y=x⋅3y+y⋅3x.x\circ y=x\cdot 3^y+y\cdot 3^x.

2.a) Calculăm:

1∘2=1⋅32+2⋅31=9+6=15.1\circ 2=1\cdot3^2+2\cdot3^1=9+6=15.

Deci

1∘2=15.\boxed{1\circ2=15}.

2.b) Pentru orice x∈Rx\in\mathbb R, avem

x∘0=x⋅30+0⋅3x=x⋅1+0=x,x\circ0=x\cdot3^0+0\cdot3^x=x\cdot1+0=x,

și

0∘x=0⋅3x+x⋅30=0+x⋅1=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),x≠0.x\circ(3x)=(2x)\circ(2x),\qquad x\ne0.

Folosim definiția legii:

x∘(3x)=x⋅33x+3x⋅3x,x\circ(3x)=x\cdot3^{3x}+3x\cdot3^x,

și

(2x)∘(2x)=2x⋅32x+2x⋅32x=4x⋅32x.(2x)\circ(2x)=2x\cdot3^{2x}+2x\cdot3^{2x}=4x\cdot3^{2x}.

Ecuația devine

x⋅33x+3x⋅3x=4x⋅32x.x\cdot3^{3x}+3x\cdot3^x=4x\cdot3^{2x}.

Deoarece x≠0x\ne0, împărțim la xx:

33x+3⋅3x=4⋅32x.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:

t3−4t2+3t=0⟺t(t2−4t+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

t2−4t+3=0⟺(t−1)(t−3)=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:

1∘3=1⋅27+3⋅3=36,1\circ3=1\cdot27+3\cdot3=36, 2∘2=2⋅9+2⋅9=36.2\circ2=2\cdot9+2\cdot9=36.

Soluția este

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

SUBIECTUL al III-lea

1. Se consideră

f:R→R,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 x∈Rx\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,x∈R.\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:

lim⁡x→+∞exx2+3x+3=lim⁡x→+∞ex2x+3.\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{x^2+3x+3} = \lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{2x+3}.

Din nou,

lim⁡x→+∞ex2x+3=lim⁡x→+∞ex2=+∞.\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{2x+3} = \lim_{x\to+\infty}\frac{e^x}{2} =+\infty.

Așadar,

lim⁡x→+∞f(x)=+∞.\boxed{\displaystyle\lim_{x\to+\infty} f(x)=+\infty}.

1.c) Trebuie să demonstrăm că

f(x)−f(y)≤3−e3e,x≤0≤y.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 x≤0x\le0,

f(x)≤f(−1).f(x)\le f(-1).

Pe intervalul [0,+∞)[0,+\infty), funcția este crescătoare, deci, pentru orice y≥0y\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)=e−1(−1)2+3(−1)+3=e−11=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)=1e−13=3−e3e.f(-1)-f(0)=\frac1e-\frac13 =\frac{3-e}{3e}.

Deci

f(x)−f(y)≤3−e3e,x≤0≤y.\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+3xln⁡x.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)−3xln⁡x=4x+1.f(x)-3x\ln x=4x+1.

Prin urmare,

∫12(f(x)−3xln⁡x) 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)=10−3=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)−3xln⁡x) 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)−4x−1=3xln⁡x.f(x)-4x-1=3x\ln x.

Atunci

∫1ef(x)−4x−1x dx=∫1e3xln⁡xx dx=3∫1eln⁡x dx.\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

∫ln⁡x dx=xln⁡x−x+C.\int \ln x\,dx=x\ln x-x+C.

Deci

3∫1eln⁡x dx=3[xln⁡x−x]1e.3\int_1^e \ln x\,dx =3\left[x\ln x-x\right]_1^e.

Calculăm:

[xln⁡x−x]1e=(eln⁡e−e)−(1ln⁡1−1)=(e−e)−(0−1)=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)−4x−1x dx=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 ln⁡x>0\ln x>0, deci integrala este bine definită. Din definiția funcției,

f(x)−1=4x+3xln⁡x=x(4+3ln⁡x).f(x)-1=4x+3x\ln x=x(4+3\ln x).

Astfel,

f(x)−1x2ln⁡x=x(4+3ln⁡x)x2ln⁡x=4+3ln⁡xxln⁡x=4xln⁡x+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)−1x2ln⁡x dx=4∫241xln⁡x dx+3∫241x dx.\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=ln⁡xu=\ln x, du=1x dxdu=\dfrac1x\,dx:

∫241xln⁡x dx=[ln⁡(ln⁡x)]24=ln⁡(ln⁡4)−ln⁡(ln⁡2).\int_2^4 \frac{1}{x\ln x}\,dx = \left[\ln(\ln x)\right]_2^4 = \ln(\ln4)-\ln(\ln2).

Cum

ln⁡4=ln⁡(22)=2ln⁡2,\ln4=\ln(2^2)=2\ln2,

rezultă

ln⁡(ln⁡4)−ln⁡(ln⁡2)=ln⁡(2ln⁡2)−ln⁡(ln⁡2)=ln⁡2.\ln(\ln4)-\ln(\ln2) = \ln(2\ln2)-\ln(\ln2) = \ln2.

De asemenea,

∫241x dx=[ln⁡x]24=ln⁡4−ln⁡2=ln⁡2.\int_2^4 \frac1x\,dx = \left[\ln x\right]_2^4 = \ln4-\ln2 = \ln2.

Prin urmare,

∫24f(x)−1x2ln⁡x dx=4ln⁡2+3ln⁡2=7ln⁡2.\int_2^4 \frac{f(x)-1}{x^2\ln x}\,dx =4\ln2+3\ln2=7\ln2.

Din condiția

∫24f(x)−1x2ln⁡x dx=aln⁡2\int_2^4 \frac{f(x)-1}{x^2\ln x}\,dx=a\ln2

obținem

aln⁡2=7ln⁡2.a\ln2=7\ln2.

Deoarece ln⁡2≠0\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 x∘y=x⋅3y+y⋅3xx\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 3−e3e\frac{3-e}{3e} și a=7a=7.