Bac matematică M1 mate-info 2020, model, test de evaluare 16: subiecte rezolvate pas cu pas

Rezolvările sunt generate cu AI și verificate. Nu reprezintă baremul oficial.

Subiectul I.1

5 puncte
Determinați numărul de elemente ale mulțimii A={x∈Z∣−5<x<7}\displaystyle A=\{x\in\mathbb{Z}\mid -\sqrt{5}<x<\sqrt{7}\}.
Vezi rezolvarea
  1. Estimăm 5\displaystyle \sqrt{5} între două pătrate perfecte consecutive: 4<5<9\displaystyle 4<5<9, deci 2<5<3\displaystyle 2<\sqrt{5}<3. De aici, −3<−5<−2\displaystyle -3<-\sqrt{5}<-2.
    −3<−5<−2\displaystyle -3<-\sqrt{5}<-2
  2. Estimăm 7\displaystyle \sqrt{7}: 4<7<9\displaystyle 4<7<9, deci 2<7<3\displaystyle 2<\sqrt{7}<3.
    2<7<3\displaystyle 2<\sqrt{7}<3
  3. Întregii x\displaystyle x cu −5<x<7\displaystyle -\sqrt{5}<x<\sqrt{7} sunt mai mari decât −5\displaystyle -\sqrt{5}, adică cel puțin −2\displaystyle -2, și mai mici decât 7\displaystyle \sqrt{7}, adică cel mult 2\displaystyle 2. Deci x\displaystyle x ia valorile −2,−1,0,1,2\displaystyle -2,-1,0,1,2.
    A={−2,−1,0,1,2}\displaystyle A=\{-2,-1,0,1,2\}
  4. Numărăm elementele mulțimii A\displaystyle A: sunt 5\displaystyle 5 elemente.
    5 elemente\displaystyle 5\text{ elemente}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul I.2

5 puncte
Se consideră funcțiile f:R→R\displaystyle f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, f(x)=x2−2x+a\displaystyle f(x)=x^2-2x+a și g:R→R\displaystyle g:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, g(x)=−x2+2bx+1\displaystyle g(x)=-x^2+2bx+1, unde a\displaystyle a și b\displaystyle b sunt numere reale. Determinați numerele reale a\displaystyle a și b\displaystyle b, știind că parabolele asociate celor două funcții au același vârf.
Vezi rezolvarea
  1. Pentru f(x)=x2−2x+a\displaystyle f(x)=x^2-2x+a avem coeficienții 1\displaystyle 1, −2\displaystyle -2 și a\displaystyle a. Abscisa vârfului este xV=−−22⋅1=22=1\displaystyle x_V=-\dfrac{-2}{2\cdot 1}=\dfrac{2}{2}=1. Discriminantul este Δf=4−4a\displaystyle \Delta_f=4-4a, deci ordonata vârfului este yV=−Δf4=4a−44=a−1\displaystyle y_V=-\dfrac{\Delta_f}{4}=\dfrac{4a-4}{4}=a-1.
    Vf(1, a−1)\displaystyle V_f\left(1,\ a-1\right)
  2. Pentru g(x)=−x2+2bx+1\displaystyle g(x)=-x^2+2bx+1 avem coeficienții −1\displaystyle -1, 2b\displaystyle 2b și 1\displaystyle 1. Abscisa vârfului este xV=−2b2⋅(−1)=−2b−2=b\displaystyle x_V=-\dfrac{2b}{2\cdot(-1)}=\dfrac{-2b}{-2}=b. Discriminantul este Δg=4b2+4\displaystyle \Delta_g=4b^2+4, deci ordonata vârfului este yV=−Δg4⋅(−1)=4b2+44=b2+1\displaystyle y_V=-\dfrac{\Delta_g}{4\cdot(-1)}=\dfrac{4b^2+4}{4}=b^2+1.
    Vg(b, b2+1)\displaystyle V_g\left(b,\ b^2+1\right)
  3. Parabolele au același vârf, deci egalăm coordonatele: 22=−2b−2\displaystyle \dfrac{2}{2}=\dfrac{-2b}{-2} și 4a−44=4b2+44\displaystyle \dfrac{4a-4}{4}=\dfrac{4b^2+4}{4}.
    22=−2b−2 și 4a−44=4b2+44\displaystyle \frac{2}{2}=\frac{-2b}{-2}\text{ și }\frac{4a-4}{4}=\frac{4b^2+4}{4}
  4. Din prima egalitate rezultă 1=b\displaystyle 1=b. A doua egalitate devine a−1=b2+1\displaystyle a-1=b^2+1. Pentru b=1\displaystyle b=1 obținem a−1=2\displaystyle a-1=2, deci a=3\displaystyle a=3.
    b=1\displaystyle b=1, deci a=3\displaystyle \text{ deci }a=3
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul I.3

5 puncte
Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația 1+x3+1−x3=2\displaystyle \sqrt[3]{1+x}+\sqrt[3]{1-x}=2.
Vezi rezolvarea
  1. Notăm a=1+x3\displaystyle a=\sqrt[3]{1+x} și b=1−x3\displaystyle b=\sqrt[3]{1-x}. Ecuația devine a+b=2\displaystyle a+b=2, iar a3+b3=(1+x)+(1−x)=2\displaystyle a^{3}+b^{3}=(1+x)+(1-x)=2.
    a+b=2\displaystyle a+b=2,a3+b3=2\displaystyle \quad a^{3}+b^{3}=2
  2. Ridicăm la cub ecuația a+b=2\displaystyle a+b=2 și folosim formula (a+b)3=a3+b3+3ab(a+b)\displaystyle (a+b)^{3}=a^{3}+b^{3}+3ab(a+b).
    a3+b3+3ab(a+b)=8\displaystyle a^{3}+b^{3}+3ab(a+b)=8
  3. Înlocuim a3+b3=2\displaystyle a^{3}+b^{3}=2 și a+b=2\displaystyle a+b=2. Obținem 2+3ab⋅2=8\displaystyle 2+3ab\cdot 2=8, adică 2+6ab=8\displaystyle 2+6ab=8.
    2+6⋅1+x3⋅1−x3=8\displaystyle 2+6\cdot\sqrt[3]{1+x}\cdot\sqrt[3]{1-x}=8
  4. Din 6ab=6\displaystyle 6ab=6 rezultă ab=1\displaystyle ab=1. Produsul radicalilor de același ordin este radicalul produsului, deci (1+x)(1−x)3=1\displaystyle \sqrt[3]{(1+x)(1-x)}=1.
    (1+x)(1−x)3=1\displaystyle \sqrt[3]{(1+x)(1-x)}=1
  5. Ridicăm la cub: (1+x)(1−x)=1\displaystyle (1+x)(1-x)=1, adică 1−x2=1\displaystyle 1-x^{2}=1, deci x2=0\displaystyle x^{2}=0.
    x=0\displaystyle x=0
  6. Verificăm: pentru x=0\displaystyle x=0 avem 13+13=1+1=2\displaystyle \sqrt[3]{1}+\sqrt[3]{1}=1+1=2, deci x=0\displaystyle x=0 convine. Ecuația are soluția unică x=0\displaystyle x=0.
    (1+x)(1−x)3=1\displaystyle \sqrt[3]{(1+x)(1-x)}=1, deci x=0, care convine\displaystyle \text{ deci }x=0\text{, care convine}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul I.4

5 puncte
Arătați că nu există nicio mulțime finită care să aibă exact 12 submulțimi cu 2 elemente.
Vezi rezolvarea
  1. Presupunem că există o mulțime finită cu n\displaystyle n elemente, unde n∈N\displaystyle n\in\mathbb{N}, n≥2\displaystyle n\geq 2. Numărul submulțimilor sale cu 2 elemente este Cn2\displaystyle C_n^2.
    Cn2\displaystyle C_n^2
  2. Folosim formula combinărilor Cn2=n!2! (n−2)!\displaystyle C_n^2=\dfrac{n!}{2!\,(n-2)!} și simplificăm, deoarece n!=n(n−1)(n−2)!\displaystyle n!=n(n-1)(n-2)!.
    Cn2=n(n−1)2\displaystyle C_n^2=\frac{n(n-1)}{2}
  3. Impunem condiția ca numărul submulțimilor cu 2 elemente să fie 12.
    n(n−1)2=12\displaystyle \frac{n(n-1)}{2}=12
  4. Înmulțim cu 2: n(n−1)=24\displaystyle n(n-1)=24, adică n2−n=24\displaystyle n^2-n=24. Mutăm totul în membrul stâng.
    n2−n−24=0\displaystyle n^2-n-24=0
  5. Calculăm discriminantul: Δ=(−1)2−4⋅1⋅(−24)=97\displaystyle \Delta=(-1)^2-4\cdot 1\cdot(-24)=97, care nu este pătrat perfect, deci rădăcinile n=1±972\displaystyle n=\dfrac{1\pm\sqrt{97}}{2} nu sunt numere întregi. Altfel: 4⋅5=20\displaystyle 4\cdot 5=20 și 5⋅6=30\displaystyle 5\cdot 6=30, deci niciun număr natural n\displaystyle n nu are n(n−1)=24\displaystyle n(n-1)=24.
    Δ=97, n=1±972∉N\displaystyle \Delta=97\text{, } n=\frac{1\pm\sqrt{97}}{2}\notin\mathbb{N}
  6. Ecuația n2−n−24=0\displaystyle n^2-n-24=0 nu are nicio soluție număr natural, deci presupunerea făcută este falsă: nu există nicio mulțime finită cu exact 12 submulțimi cu 2 elemente.
    n(n−1)2=12⇔n2−n−24=0, care nu are nicio \displaystyle \frac{n(n-1)}{2}=12\Leftrightarrow n^2-n-24=0\text{, care nu are nicio }soluție numa˘r natural\displaystyle \text{soluție număr natural}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul I.5

5 puncte
În reperul cartezian xOy\displaystyle xOy se consideră punctele A(3,4)\displaystyle A(3,4), B(−4,3)\displaystyle B(-4,3) și C(5,0)\displaystyle C(5,0). Arătați că punctul H(4,7)\displaystyle H(4,7) este ortocentrul triunghiului ABC\displaystyle ABC.
Vezi rezolvarea
  1. Ortocentrul este punctul de intersecție al înălțimilor. Este suficient să arătăm că H\displaystyle H se află pe două înălțimi, de exemplu pe cea din A\displaystyle A și pe cea din B\displaystyle B. Pentru aceasta verificăm că AH⊥BC\displaystyle AH\perp BC și că BH⊥AC\displaystyle BH\perp AC, cu ajutorul pantelor.
    AH⊥BC și BH⊥AC\displaystyle AH\perp BC\text{ și }BH\perp AC
  2. Calculăm panta dreptei AH\displaystyle AH folosind formula m=y2−y1x2−x1\displaystyle m=\dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}, cu A(3,4)\displaystyle A(3,4) și H(4,7)\displaystyle H(4,7).
    mAH=7−44−3=3\displaystyle m_{AH}=\frac{7-4}{4-3}=3
  3. Calculăm panta dreptei BC\displaystyle BC, cu B(−4,3)\displaystyle B(-4,3) și C(5,0)\displaystyle C(5,0). Apoi înmulțim pantele: produsul este −1\displaystyle -1, deci AH⊥BC\displaystyle AH\perp BC.
    mBC=0−35−(−4)=−13\displaystyle m_{BC}=\frac{0-3}{5-(-4)}=-\frac{1}{3},mAH⋅mBC=3⋅(−13)=−1⇒AH⊥BC\displaystyle \quad m_{AH}\cdot m_{BC}=3\cdot\left(-\frac{1}{3}\right)=-1\Rightarrow AH\perp BC
  4. Calculăm panta dreptei BH\displaystyle BH, cu B(−4,3)\displaystyle B(-4,3) și H(4,7)\displaystyle H(4,7).
    mBH=7−34−(−4)=48=12\displaystyle m_{BH}=\frac{7-3}{4-(-4)}=\frac{4}{8}=\frac{1}{2}
  5. Calculăm panta dreptei AC\displaystyle AC, cu A(3,4)\displaystyle A(3,4) și C(5,0)\displaystyle C(5,0). Produsul pantelor BH\displaystyle BH și AC\displaystyle AC este −1\displaystyle -1, deci BH⊥AC\displaystyle BH\perp AC.
    mAC=0−45−3=−2\displaystyle m_{AC}=\frac{0-4}{5-3}=-2,mBH⋅mAC=12⋅(−2)=−1⇒BH⊥AC\displaystyle \quad m_{BH}\cdot m_{AC}=\frac{1}{2}\cdot(-2)=-1\Rightarrow BH\perp AC
  6. Dreapta AH\displaystyle AH este înălțimea din A\displaystyle A, iar dreapta BH\displaystyle BH este înălțimea din B\displaystyle B. Ele se intersectează în H\displaystyle H, deci H\displaystyle H este ortocentrul triunghiului ABC\displaystyle ABC.
    AH∩BH={H}⇒H este ortocentrul \displaystyle AH\cap BH=\{H\}\Rightarrow H\text{ este ortocentrul }triunghiului ABC\displaystyle \text{triunghiului }ABC
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul I.6

5 puncte
Calculați cos⁡x\displaystyle \cos x, știind că x∈(0,π2)\displaystyle x\in\left(0,\frac{\pi}{2}\right) și 2(cos⁡4x−sin⁡4x)=−1\displaystyle 2\left(\cos^4 x-\sin^4 x\right)=-1.
Vezi rezolvarea
  1. Descompunem diferența de pătrate: cos⁡4x−sin⁡4x=(cos⁡2x−sin⁡2x)(cos⁡2x+sin⁡2x)\displaystyle \cos^4 x-\sin^4 x=\left(\cos^2 x-\sin^2 x\right)\left(\cos^2 x+\sin^2 x\right).
    cos⁡4x−sin⁡4x=(cos⁡2x−sin⁡2x)(cos⁡2x+sin⁡2x)\displaystyle \cos^4 x-\sin^4 x=\left(\cos^2 x-\sin^2 x\right)\left(\cos^2 x+\sin^2 x\right)
  2. Folosim sin⁡2x+cos⁡2x=1\displaystyle \sin^2 x+\cos^2 x=1, deci cos⁡4x−sin⁡4x=cos⁡2x−sin⁡2x\displaystyle \cos^4 x-\sin^4 x=\cos^2 x-\sin^2 x.
    cos⁡4x−sin⁡4x=cos⁡2x−sin⁡2x\displaystyle \cos^4 x-\sin^4 x=\cos^2 x-\sin^2 x
  3. Înlocuim sin⁡2x=1−cos⁡2x\displaystyle \sin^2 x=1-\cos^2 x, deci cos⁡2x−sin⁡2x=2cos⁡2x−1\displaystyle \cos^2 x-\sin^2 x=2\cos^2 x-1. Ecuația devine 2(2cos⁡2x−1)=−1\displaystyle 2\left(2\cos^2 x-1\right)=-1.
    2(2cos⁡2x−1)=−1\displaystyle 2\left(2\cos^2 x-1\right)=-1
  4. Desfacem parantezele: 4cos⁡2x−2=−1\displaystyle 4\cos^2 x-2=-1, deci 4cos⁡2x=1\displaystyle 4\cos^2 x=1.
    cos⁡2x=14\displaystyle \cos^2 x=\frac{1}{4}
  5. Cum x∈(0,π2)\displaystyle x\in\left(0,\frac{\pi}{2}\right), avem cos⁡x>0\displaystyle \cos x>0, deci cos⁡x=14=12\displaystyle \cos x=\sqrt{\dfrac{1}{4}}=\dfrac{1}{2}.
    cos⁡2x=14, deci cos⁡x=12\displaystyle \cos^2 x=\frac{1}{4}\text{, deci }\cos x=\frac{1}{2}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul II.1.a)

5 puncte
Se consideră matricele A=(321642963)\displaystyle A=\begin{pmatrix}3&2&1\\6&4&2\\9&6&3\end{pmatrix}, I3=(100010001)\displaystyle I_3=\begin{pmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{pmatrix} și B=I3+A\displaystyle B=I_3+A.

Arătați că det⁡A=0\displaystyle \det A=0.
Vezi rezolvarea
  1. Scriem determinantul matricei A\displaystyle A: det⁡A=∣321642963∣\displaystyle \det A=\begin{vmatrix}3&2&1\\6&4&2\\9&6&3\end{vmatrix}.
    det⁡A=∣321642963∣\displaystyle \det A=\begin{vmatrix}3&2&1\\6&4&2\\9&6&3\end{vmatrix}
  2. Termenii cu plus din regula lui Sarrus sunt: 3⋅4⋅3=36\displaystyle 3\cdot 4\cdot 3=36, 2⋅2⋅9=36\displaystyle 2\cdot 2\cdot 9=36 și 1⋅6⋅6=36\displaystyle 1\cdot 6\cdot 6=36.
    3⋅4⋅3+2⋅2⋅9+1⋅6⋅6=36+36+36\displaystyle 3\cdot4\cdot3+2\cdot2\cdot9+1\cdot6\cdot6=36+36+36
  3. Termenii cu minus sunt: 1⋅4⋅9=36\displaystyle 1\cdot 4\cdot 9=36, 2⋅6⋅3=36\displaystyle 2\cdot 6\cdot 3=36 și 3⋅2⋅6=36\displaystyle 3\cdot 2\cdot 6=36.
    1⋅4⋅9+2⋅6⋅3+3⋅2⋅6=36+36+36\displaystyle 1\cdot4\cdot9+2\cdot6\cdot3+3\cdot2\cdot6=36+36+36
  4. Aplicăm regula lui Sarrus: suma termenilor cu plus minus suma termenilor cu minus.
    det⁡A=36+36+36−36−36−36\displaystyle \det A=36+36+36-36-36-36
  5. Fiecare sumă este 108\displaystyle 108, deci det⁡A=108−108=0\displaystyle \det A=108-108=0.
    det⁡A=108−108=0\displaystyle \det A=108-108=0
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul II.1.b)

5 puncte
Se consideră matricele A=(321642963)\displaystyle A=\begin{pmatrix}3&2&1\\6&4&2\\9&6&3\end{pmatrix}, I3=(100010001)\displaystyle I_3=\begin{pmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{pmatrix} și B=I3+A\displaystyle B=I_3+A.

Arătați că matricea I3−111A\displaystyle I_3-\frac{1}{11}A este inversa matricei B\displaystyle B.
Vezi rezolvarea
  1. Calculăm produsul A⋅A\displaystyle A\cdot A, înmulțind fiecare linie cu fiecare coloană. De exemplu, elementul din colțul stânga sus este 3⋅3+2⋅6+1⋅9=30\displaystyle 3\cdot 3+2\cdot 6+1\cdot 9=30.
    A⋅A=(302010604020906030)\displaystyle A\cdot A=\begin{pmatrix}30&20&10\\60&40&20\\90&60&30\end{pmatrix}
  2. Fiecare element al lui A⋅A\displaystyle A\cdot A este de 10 ori elementul corespunzător din A\displaystyle A, deci A⋅A=10A\displaystyle A\cdot A=10A.
    A⋅A=10A\displaystyle A\cdot A=10A
  3. Verificăm prima condiție din definiția inversei. Desfacem parantezele în (I3−111A)⋅(I3+A)\displaystyle \left(I_3-\frac{1}{11}A\right)\cdot(I_3+A) și folosim A⋅A=10A\displaystyle A\cdot A=10A: termenii cu A\displaystyle A dau A−111A−1011A=0\displaystyle A-\frac{1}{11}A-\frac{10}{11}A=0.
    (I3−111A)⋅B=I3+A−111A−111A⋅A=I3+1011A−1011A=I3\displaystyle \left(I_3-\frac{1}{11}A\right)\cdot B=I_3+A-\frac{1}{11}A-\frac{1}{11}A\cdot A=I_3+\frac{10}{11}A-\frac{10}{11}A=I_3
  4. Verificăm și în celălalt sens, pentru că înmulțirea matricelor nu este comutativă. Desfacem parantezele în (I3+A)⋅(I3−111A)\displaystyle (I_3+A)\cdot\left(I_3-\frac{1}{11}A\right) și folosim A⋅A=10A\displaystyle A\cdot A=10A.
    B⋅(I3−111A)=I3−111A+A−111A⋅A=I3+1011A−1011A=I3\displaystyle B\cdot\left(I_3-\frac{1}{11}A\right)=I_3-\frac{1}{11}A+A-\frac{1}{11}A\cdot A=I_3+\frac{10}{11}A-\frac{10}{11}A=I_3
  5. Cum produsul în ambele ordini este I3\displaystyle I_3, matricea I3−111A\displaystyle I_3-\frac{1}{11}A este inversa matricei B\displaystyle B.
    B⋅(I3−111A)=I3, deci matricea I3−111A este inversa matricei B\displaystyle B\cdot\left(I_3-\frac{1}{11}A\right)=I_3\text{, deci matricea }I_3-\frac{1}{11}A\text{ este inversa matricei }B
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul II.1.c)

5 puncte
Se consideră matricele A=(321642963)\displaystyle A=\begin{pmatrix}3&2&1\\6&4&2\\9&6&3\end{pmatrix}, I3=(100010001)\displaystyle I_3=\begin{pmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{pmatrix} și B=I3+A\displaystyle B=I_3+A.

Dați exemplu de trei matrice U,V,T∈M3(R)\displaystyle U,V,T\in\mathcal{M}_3(\mathbb{R}), de rang 1, astfel încât U+V+T=B\displaystyle U+V+T=B.
Vezi rezolvarea
  1. Calculăm matricea B=I3+A\displaystyle B=I_3+A: se adaugă 1\displaystyle 1 pe diagonala principală a lui A\displaystyle A, restul elementelor rămân neschimbate.
    B=(421652964)\displaystyle B=\begin{pmatrix}4&2&1\\6&5&2\\9&6&4\end{pmatrix}
  2. Ideea: descompunem B\displaystyle B în trei matrice, fiecare păstrând câte o linie a lui B\displaystyle B și având restul liniilor nule. O matrice nenulă cu o singură linie nenulă are rangul 1\displaystyle 1. Prima matrice U\displaystyle U păstrează prima linie a lui B\displaystyle B.
    U=(421000000)\displaystyle U=\begin{pmatrix}4&2&1\\0&0&0\\0&0&0\end{pmatrix}
  3. Matricea V\displaystyle V păstrează a doua linie a lui B\displaystyle B, iar matricea T\displaystyle T păstrează a treia linie. Fiecare are o singură linie nenulă, deci rangul 1\displaystyle 1.
    V=(000652000)\displaystyle V=\begin{pmatrix}0&0&0\\6&5&2\\0&0&0\end{pmatrix}, T=(000000964)\displaystyle \ T=\begin{pmatrix}0&0&0\\0&0&0\\9&6&4\end{pmatrix}
  4. Verificăm suma: adunăm element cu element, iar fiecare poziție primește valoarea dintr-o singură matrice, restul fiind zerouri. Obținem B\displaystyle B, deci exemplul este corect.
    U+V+T=(421652964)=B\displaystyle U+V+T=\begin{pmatrix}4&2&1\\6&5&2\\9&6&4\end{pmatrix}=B
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul II.2.a)

5 puncte
Pe mulțimea numerelor reale se definește legea de compoziție x∗y=xy−3x−3y+a\displaystyle x*y=xy-3x-3y+a, unde a\displaystyle a este număr real.

Determinați numărul real a\displaystyle a pentru care (−1)∗1=0\displaystyle (-1)*1=0.
Vezi rezolvarea
  1. Legea este x∗y=xy−3x−3y+a\displaystyle x*y=xy-3x-3y+a. Înlocuim x=−1\displaystyle x=-1 și y=1\displaystyle y=1.
    (−1)∗1=(−1)⋅1−3⋅(−1)−3⋅1+a\displaystyle (-1)*1=(-1)\cdot 1-3\cdot(-1)-3\cdot 1+a
  2. Calculăm termenii: (−1)⋅1=−1\displaystyle (-1)\cdot 1=-1, −3⋅(−1)=3\displaystyle -3\cdot(-1)=3 și −3⋅1=−3\displaystyle -3\cdot 1=-3. Atunci −1+3−3=−1\displaystyle -1+3-3=-1.
    (−1)∗1=−1+3−3+a=a−1\displaystyle (-1)*1=-1+3-3+a=a-1
  3. Cerem ca (−1)∗1=0\displaystyle (-1)*1=0, deci a−1=0\displaystyle a-1=0. De aici rezultă a=1\displaystyle a=1.
    a−1=0⇔a=1\displaystyle a-1=0\Leftrightarrow a=1
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul II.2.b)

5 puncte
Pe mulțimea numerelor reale se definește legea de compoziție x∗y=xy−3x−3y+a\displaystyle x*y=xy-3x-3y+a, unde a\displaystyle a este număr real.

Determinați numărul real a\displaystyle a pentru care legea de compoziție „∗\displaystyle *” admite element neutru.
Vezi rezolvarea
  1. Legea este comutativă, deoarece expresia xy−3x−3y+a\displaystyle xy-3x-3y+a este simetrică în x\displaystyle x și y\displaystyle y. Prin urmare, este suficient să impunem condiția pe o singură parte. Elementul neutru e\displaystyle e trebuie să verifice x∗e=x\displaystyle x*e=x pentru orice număr real x\displaystyle x. Scriem această egalitate folosind definiția legii.
    xe−3x−3e+a=x, pentru orice numa˘r real x\displaystyle xe-3x-3e+a=x\text{, pentru orice număr real }x
  2. Mutăm toți termenii în partea stângă și grupăm termenii care conțin x\displaystyle x. Obținem xe−3x−x=x(e−4)\displaystyle xe-3x-x=x(e-4), iar termenul liber este −3e+a\displaystyle -3e+a.
    x(e−4)−3e+a=0, pentru orice numa˘r real x\displaystyle x(e-4)-3e+a=0\text{, pentru orice număr real }x
  3. Un polinom de gradul întâi în x\displaystyle x, care este nul pentru orice x\displaystyle x real, are ambii coeficienți egali cu zero. Rezultă e−4=0\displaystyle e-4=0 și −3e+a=0\displaystyle -3e+a=0. Din prima egalitate, e=4\displaystyle e=4. Înlocuind în a doua, a=3⋅4=12\displaystyle a=3\cdot 4=12. Cu a=12\displaystyle a=12 și e=4\displaystyle e=4 legea admite element neutru, deci răspunsul este a=12\displaystyle a=12.
    e=4 și a=12\displaystyle e=4\text{ și }a=12
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul II.2.c)

5 puncte
Pe mulțimea numerelor reale se definește legea de compoziție x∗y=xy−3x−3y+a\displaystyle x*y=xy-3x-3y+a, unde a\displaystyle a este număr real.

Demonstrați că, dacă a∈[12,+∞)\displaystyle a\in[12,+\infty), atunci mulțimea [3,+∞)\displaystyle [3,+\infty) este parte stabilă a lui R\displaystyle \mathbb{R} în raport cu legea de compoziție „∗\displaystyle *”.
Vezi rezolvarea
  1. Trebuie să arătăm că pentru orice x,y∈[3,+∞)\displaystyle x,y\in[3,+\infty) avem x∗y∈[3,+∞)\displaystyle x*y\in[3,+\infty), adică x∗y≥3\displaystyle x*y\geq 3. Fixăm a∈[12,+∞)\displaystyle a\in[12,+\infty).
    x\displaystyle x,y≥3⇒x∗y≥3\displaystyle y\geq 3\Rightarrow x*y\geq 3
  2. Adunăm și scădem 9\displaystyle 9 în expresia legii, ca să formăm produsul (x−3)(y−3)\displaystyle (x-3)(y-3). Avem (x−3)(y−3)=xy−3x−3y+9\displaystyle (x-3)(y-3)=xy-3x-3y+9, deci x∗y=xy−3x−3y+9+a−9\displaystyle x*y=xy-3x-3y+9+a-9.
    x∗y=(x−3)(y−3)+a−9\displaystyle x*y=(x-3)(y-3)+a-9
  3. Pentru x,y∈[3,+∞)\displaystyle x,y\in[3,+\infty) avem x−3≥0\displaystyle x-3\geq 0 și y−3≥0\displaystyle y-3\geq 0, deci produsul lor este pozitiv sau nul.
    (x−3)(y−3)≥0\displaystyle (x-3)(y-3)\geq 0
  4. Din a≥12\displaystyle a\geq 12 rezultă a−9≥3\displaystyle a-9\geq 3. Adunând la inegalitatea precedentă, obținem x∗y=(x−3)(y−3)+a−9≥0+3\displaystyle x*y=(x-3)(y-3)+a-9\geq 0+3. Deci x∗y∈[3,+∞)\displaystyle x*y\in[3,+\infty) pentru orice x,y∈[3,+∞)\displaystyle x,y\in[3,+\infty), adică mulțimea [3,+∞)\displaystyle [3,+\infty) este parte stabilă a lui R\displaystyle \mathbb{R} în raport cu legea „∗\displaystyle *”.
    x∗y≥3, deci [3,+∞) este parte stabila˘ a lui R ıˆn raport cu ∗\displaystyle x*y\geq 3\text{, deci }[3,+\infty)\text{ este parte stabilă a lui }\mathbb{R}\text{ în raport cu }*
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul III.1.a)

5 puncte
Se consideră funcția f:(0,+∞)→(0,1)\displaystyle f:(0,+\infty)\to(0,1), f(x)=x+1−x\displaystyle f(x)=\sqrt{x+1}-\sqrt{x}.

Arătați că f′(x)=12(1x+1−1x)\displaystyle f'(x)=\frac{1}{2}\left(\frac{1}{\sqrt{x+1}}-\frac{1}{\sqrt{x}}\right), x∈(0,+∞)\displaystyle x\in(0,+\infty).
Vezi rezolvarea
  1. Funcția f\displaystyle f este diferența a doi radicali, deci derivata ei este diferența derivatelor celor doi radicali: f′(x)=(x+1)′−(x)′\displaystyle f'(x)=\left(\sqrt{x+1}\right)'-\left(\sqrt{x}\right)'.
    f′(x)=(x+1)′−(x)′\displaystyle f'(x)=\left(\sqrt{x+1}\right)'-\left(\sqrt{x}\right)'
  2. Folosim formula (u)′=u′2u\displaystyle \left(\sqrt{u}\right)'=\dfrac{u'}{2\sqrt{u}}. Pentru u=x+1\displaystyle u=x+1 avem u′=1\displaystyle u'=1, deci (x+1)′=12x+1\displaystyle \left(\sqrt{x+1}\right)'=\dfrac{1}{2\sqrt{x+1}}. Pentru u=x\displaystyle u=x avem u′=1\displaystyle u'=1, deci (x)′=12x\displaystyle \left(\sqrt{x}\right)'=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}.
    (x+1)′=12x+1\displaystyle \left(\sqrt{x+1}\right)'=\frac{1}{2\sqrt{x+1}},(x)′=12x\displaystyle \quad \left(\sqrt{x}\right)'=\frac{1}{2\sqrt{x}}
  3. Înlocuim în expresia lui f′(x)\displaystyle f'(x): f′(x)=12x+1−12x\displaystyle f'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt{x+1}}-\dfrac{1}{2\sqrt{x}}. Dăm factor comun 12\displaystyle \dfrac{1}{2} și obținem forma cerută, pentru orice x∈(0,+∞)\displaystyle x\in(0,+\infty).
    f′(x)=12x+1−12x=12(1x+1−1x)\displaystyle f'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x+1}}-\frac{1}{2\sqrt{x}}=\frac{1}{2}\left(\frac{1}{\sqrt{x+1}}-\frac{1}{\sqrt{x}}\right), x∈(0,+∞)\displaystyle \ x\in(0,+\infty)
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul III.1.b)

5 puncte
Se consideră funcția f:(0,+∞)→(0,1)\displaystyle f:(0,+\infty)\to(0,1), f(x)=x+1−x\displaystyle f(x)=\sqrt{x+1}-\sqrt{x}.

Calculați lim⁡n→+∞(32+f′(1)+f′(2)+…+f′(n))n\displaystyle \lim_{n\to+\infty}\left(\frac{3}{2}+f'(1)+f'(2)+\ldots+f'(n)\right)^{\sqrt{n}}.
Vezi rezolvarea
  1. Derivăm funcția f(x)=x+1−x\displaystyle f(x)=\sqrt{x+1}-\sqrt{x}, folosind (u)′=u′2u\displaystyle (\sqrt{u})'=\dfrac{u'}{2\sqrt{u}}.
    f′(x)=12x+1−12x\displaystyle f'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x+1}}-\frac{1}{2\sqrt{x}}
  2. Scriem f′(k)=12(1k+1−1k)\displaystyle f'(k)=\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{\sqrt{k+1}}-\dfrac{1}{\sqrt{k}}\right) și adunăm pentru k=1,2,…,n\displaystyle k=1,2,\ldots,n. Termenii intermediari se reduc, deci rămân doar 1n+1\displaystyle \dfrac{1}{\sqrt{n+1}} și −11\displaystyle -\dfrac{1}{\sqrt{1}}.
    f′(1)+f′(2)+…+f′(n)=12(1n+1−1)\displaystyle f'(1)+f'(2)+\ldots+f'(n)=\frac{1}{2}\left(\frac{1}{\sqrt{n+1}}-1\right)
  3. Adunăm 32\displaystyle \dfrac{3}{2} la sumă: 32−12=1\displaystyle \dfrac{3}{2}-\dfrac{1}{2}=1, deci baza devine 1+12n+1\displaystyle 1+\dfrac{1}{2\sqrt{n+1}}.
    32+f′(1)+…+f′(n)=1+12n+1\displaystyle \frac{3}{2}+f'(1)+\ldots+f'(n)=1+\frac{1}{2\sqrt{n+1}}
  4. Limita are forma 1∞\displaystyle 1^{\infty}. Folosim lim⁡t→+∞(1+1t)t=e\displaystyle \lim_{t\to+\infty}\left(1+\dfrac{1}{t}\right)^{t}=e cu t=2n+1\displaystyle t=2\sqrt{n+1}, deci rescriem exponentul n=2n+1⋅n2n+1\displaystyle \sqrt{n}=2\sqrt{n+1}\cdot\dfrac{\sqrt{n}}{2\sqrt{n+1}}.
    lim⁡n→+∞((1+12n+1)2n+1)n2n+1\displaystyle \lim_{n\to+\infty}\left(\left(1+\frac{1}{2\sqrt{n+1}}\right)^{2\sqrt{n+1}}\right)^{\frac{\sqrt{n}}{2\sqrt{n+1}}}
  5. Parantezea interioară tinde la e\displaystyle e, iar n2n+1→12\displaystyle \dfrac{\sqrt{n}}{2\sqrt{n+1}}\to\dfrac{1}{2}, deoarece nn+1→1\displaystyle \dfrac{\sqrt{n}}{\sqrt{n+1}}\to 1. Rezultă e12=e\displaystyle e^{\frac{1}{2}}=\sqrt{e}.
    e12=e\displaystyle e^{\frac{1}{2}}=\sqrt{e}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul III.1.c)

5 puncte
Se consideră funcția f:(0,+∞)→(0,1)\displaystyle f:(0,+\infty)\to(0,1), f(x)=x+1−x\displaystyle f(x)=\sqrt{x+1}-\sqrt{x}.

Demonstrați că funcția f\displaystyle f este bijectivă.
Vezi rezolvarea
  1. Derivăm funcția f(x)=x+1−x\displaystyle f(x)=\sqrt{x+1}-\sqrt{x} pe (0,+∞)\displaystyle (0,+\infty), folosind (u)′=u′2u\displaystyle (\sqrt{u})'=\dfrac{u'}{2\sqrt{u}}.
    f′(x)=12x+1−12x=12(1x+1−1x)\displaystyle f'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x+1}}-\frac{1}{2\sqrt{x}}=\frac{1}{2}\left(\frac{1}{\sqrt{x+1}}-\frac{1}{\sqrt{x}}\right)
  2. Pentru x>0\displaystyle x>0 avem x+1>x>0\displaystyle \sqrt{x+1}>\sqrt{x}>0, deci 1x+1<1x\displaystyle \dfrac{1}{\sqrt{x+1}}<\dfrac{1}{\sqrt{x}}. Rezultă că f′(x)<0\displaystyle f'(x)<0 pe (0,+∞)\displaystyle (0,+\infty), deci f\displaystyle f este strict descrescătoare.
    x+1>x>0⇒1x+1−1x<0⇒f′(x)<0\displaystyle \sqrt{x+1}>\sqrt{x}>0\Rightarrow \frac{1}{\sqrt{x+1}}-\frac{1}{\sqrt{x}}<0\Rightarrow f'(x)<0
  3. Fiind strict descrescătoare, f\displaystyle f este injectivă: dacă x1<x2\displaystyle x_1<x_2, atunci f(x1)>f(x2)\displaystyle f(x_1)>f(x_2), deci f(x1)≠f(x2)\displaystyle f(x_1)\neq f(x_2).
    f strict descresca˘toare pe (0,+∞)⇒f este injectiva˘\displaystyle f\text{ strict descrescătoare pe }(0,+\infty)\Rightarrow f\text{ este injectivă}
  4. Calculăm limita la capătul din stânga: lim⁡x→0f(x)=0+1−0=1\displaystyle \lim_{x\to0}f(x)=\sqrt{0+1}-\sqrt{0}=1.
    lim⁡x→0f(x)=1−0=1\displaystyle \lim_{x\to0}f(x)=\sqrt{1}-\sqrt{0}=1
  5. Pentru x→+∞\displaystyle x\to+\infty amplificăm cu conjugata x+1+x\displaystyle \sqrt{x+1}+\sqrt{x} și obținem f(x)=1x+1+x\displaystyle f(x)=\dfrac{1}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x}}, al cărui numitor tinde la +∞\displaystyle +\infty.
    lim⁡x→+∞f(x)=lim⁡x→+∞(x+1)−xx+1+x=lim⁡x→+∞1x+1+x=0\displaystyle \lim_{x\to+\infty}f(x)=\lim_{x\to+\infty}\frac{(x+1)-x}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x}}=\lim_{x\to+\infty}\frac{1}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x}}=0
  6. Funcția f\displaystyle f este continuă și monotonă pe (0,+∞)\displaystyle (0,+\infty), cu limitele 1\displaystyle 1 și 0\displaystyle 0 la capete, deci imaginea ei este intervalul (0,1)\displaystyle (0,1), adică egală cu codomeniul. Rezultă că f\displaystyle f este surjectivă și, cum este și injectivă, f\displaystyle f este bijectivă.
    Im⁡f=(0,1)⇒f este surjectiva˘⇒f este bijectiva˘\displaystyle \operatorname{Im}f=(0,1)\Rightarrow f\text{ este surjectivă}\Rightarrow f\text{ este bijectivă}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul III.2.a)

5 puncte
Se consideră funcția f:R→R\displaystyle f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, f(x)=x2x4+1\displaystyle f(x)=\frac{x^2}{x^4+1}.

Arătați că ∫01(x4+1)f(x) dx=13\displaystyle \int_0^1\left(x^4+1\right)f(x)\,dx=\frac{1}{3}.
Vezi rezolvarea
  1. Înlocuim f(x)=x2x4+1\displaystyle f(x)=\dfrac{x^{2}}{x^{4}+1} în produs și simplificăm factorul x4+1\displaystyle x^{4}+1 cu numitorul, deoarece x4+1≠0\displaystyle x^{4}+1\neq 0 pentru orice x\displaystyle x real.
    (x4+1)f(x)=(x4+1)⋅x2x4+1=x2\displaystyle \left(x^{4}+1\right)f(x)=\left(x^{4}+1\right)\cdot\dfrac{x^{2}}{x^{4}+1}=x^{2}
  2. Integrala devine ∫01x2 dx\displaystyle \int_0^1 x^{2}\,dx. O primitivă a lui x2\displaystyle x^{2} este x33\displaystyle \dfrac{x^{3}}{3}, deci aplicăm formula Leibniz-Newton.
    ∫01(x4+1)f(x) dx=∫01x2 dx=x33∣01\displaystyle \int_0^1\left(x^{4}+1\right)f(x)\,dx=\int_0^1x^{2}\,dx=\left.\dfrac{x^{3}}{3}\right|_0^1
  3. Calculăm valoarea primitivei în 1\displaystyle 1 și în 0\displaystyle 0 și scădem: 133−033\displaystyle \dfrac{1^{3}}{3}-\dfrac{0^{3}}{3}. Astfel integrala este egală cu 13\displaystyle \dfrac{1}{3}, ceea ce trebuia arătat.
    13−0=13\displaystyle \dfrac{1}{3}-0=\dfrac{1}{3}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul III.2.b)

5 puncte
Se consideră funcția f:R→R\displaystyle f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, f(x)=x2x4+1\displaystyle f(x)=\frac{x^2}{x^4+1}.

Demonstrați că ∫01f(x) dx≤π8\displaystyle \int_0^1f(x)\,dx\le\frac{\pi}{8}.
Vezi rezolvarea
  1. Pentru x∈[0,1]\displaystyle x\in[0,1] avem x2≤x\displaystyle x^{2}\le x, deoarece x2−x=x(x−1)≤0\displaystyle x^{2}-x=x(x-1)\le 0. Numitorul x4+1\displaystyle x^{4}+1 este pozitiv, deci împărțind inegalitatea la el obținem majorarea integrandului.
    x2x4+1≤xx4+1\displaystyle \frac{x^{2}}{x^{4}+1}\le\frac{x}{x^{4}+1}, ∀x∈[0,1]\displaystyle \ \forall x\in[0,1]
  2. Integrăm inegalitatea pe [0,1]\displaystyle [0,1]; integrala păstrează sensul inegalității.
    ∫01f(x) dx≤∫01xx4+1 dx\displaystyle \int_0^1 f(x)\,dx\le\int_0^1\frac{x}{x^{4}+1}\,dx
  3. Scriem x4=(x2)2\displaystyle x^{4}=\left(x^{2}\right)^{2}, iar derivata lui x2\displaystyle x^{2} este 2x\displaystyle 2x. Scoatem factorul 12\displaystyle \dfrac{1}{2} și recunoaștem forma u′u2+1\displaystyle \dfrac{u'}{u^{2}+1} cu u=x2\displaystyle u=x^{2}.
    ∫01xx4+1 dx=12∫01(x2)′(x2)2+1 dx\displaystyle \int_0^1\frac{x}{x^{4}+1}\,dx=\frac{1}{2}\int_0^1\frac{\left(x^{2}\right)'}{\left(x^{2}\right)^{2}+1}\,dx
  4. Primitiva lui u′u2+1\displaystyle \dfrac{u'}{u^{2}+1} este arctg⁡u\displaystyle \operatorname{arctg}u, cu u=x2\displaystyle u=x^{2}. Deci integrala funcției f\displaystyle f este majorată de o expresie cu arctangentă calculată între limite.
    ∫01f(x) dx≤12arctg⁡(x2)∣01\displaystyle \int_0^1 f(x)\,dx\le\left.\frac{1}{2}\operatorname{arctg}\left(x^{2}\right)\right|_0^1
  5. Aplicăm formula Leibniz-Newton. Folosim arctg⁡1=π4\displaystyle \operatorname{arctg}1=\dfrac{\pi}{4} și arctg⁡0=0\displaystyle \operatorname{arctg}0=0. Rezultă că integrala este mai mică sau egală cu π8\displaystyle \dfrac{\pi}{8}, ceea ce trebuia demonstrat.
    12arctg⁡1−12arctg⁡0=12⋅π4=π8, deci ∫01f(x) dx≤π8\displaystyle \frac{1}{2}\operatorname{arctg}1-\frac{1}{2}\operatorname{arctg}0=\frac{1}{2}\cdot\frac{\pi}{4}=\frac{\pi}{8}\text{, deci }\int_0^1 f(x)\,dx\le\frac{\pi}{8}
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

Subiectul III.2.c)

5 puncte
Se consideră funcția f:R→R\displaystyle f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, f(x)=x2x4+1\displaystyle f(x)=\frac{x^2}{x^4+1}.

Se consideră primitiva F\displaystyle F a lui f\displaystyle f pentru care F(1)=0\displaystyle F(1)=0. Calculați ∫01F(x) dx\displaystyle \int_0^1F(x)\,dx.
Vezi rezolvarea
  1. Scriem 1=x′\displaystyle 1=x', deci ∫01F(x) dx=∫01x′F(x) dx\displaystyle \int_0^1F(x)\,dx=\int_0^1x'F(x)\,dx. Cum F\displaystyle F este primitivă a lui f\displaystyle f, avem F′(x)=f(x)\displaystyle F'(x)=f(x).
    ∫01F(x) dx=∫01x′F(x) dx\displaystyle \int_0^1F(x)\,dx=\int_0^1x'F(x)\,dx
  2. Aplicăm integrarea prin părți: ∫01x′F(x) dx=xF(x)∣01−∫01x f(x) dx\displaystyle \int_0^1x'F(x)\,dx=\left.xF(x)\right|_0^1-\int_0^1x\,f(x)\,dx. Deoarece xF(x)∣01=1⋅F(1)−0⋅F(0)=F(1)=0\displaystyle \left.xF(x)\right|_0^1=1\cdot F(1)-0\cdot F(0)=F(1)=0, rămâne doar integrala a doua.
    ∫01F(x) dx=F(1)−∫01x3x4+1 dx=−∫01x3x4+1 dx\displaystyle \int_0^1F(x)\,dx=F(1)-\int_0^1\frac{x^3}{x^4+1}\,dx=-\int_0^1\frac{x^3}{x^4+1}\,dx
  3. Observăm că (x4+1)′=4x3\displaystyle \left(x^4+1\right)'=4x^3, deci scriem x3=14(x4+1)′\displaystyle x^3=\dfrac{1}{4}\left(x^4+1\right)'.
    −∫01x3x4+1 dx=−14∫01(x4+1)′x4+1 dx\displaystyle -\int_0^1\frac{x^3}{x^4+1}\,dx=-\frac{1}{4}\int_0^1\frac{\left(x^4+1\right)'}{x^4+1}\,dx
  4. Integrala are forma ∫u′u dx=ln⁡u\displaystyle \int\dfrac{u'}{u}\,dx=\ln u, cu u=x4+1>0\displaystyle u=x^4+1>0. Evaluăm între 0\displaystyle 0 și 1\displaystyle 1: ln⁡2−ln⁡1=ln⁡2\displaystyle \ln 2-\ln 1=\ln 2, deoarece ln⁡1=0\displaystyle \ln 1=0.
    −14ln⁡(x4+1)∣01=−14(ln⁡2−ln⁡1)=−14ln⁡2\displaystyle -\frac{1}{4}\ln\left(x^4+1\right)\Big|_0^1=-\frac{1}{4}\left(\ln 2-\ln 1\right)=-\frac{1}{4}\ln 2
Înregistrează-te ca să exersezi orice problemă și să ai acces la mai multe funcții

În aplicație îți corectăm rezolvarea scrisă de mână pe barem

Creează cont gratuit

Folosim doar cookie-uri strict necesare (sesiune, limbă, banner, dispozitivul de pe care te-ai autentificat și cele temporare pentru autentificarea cu Google) — niciun cookie de publicitate sau de urmărire de la terți. Detalii în Politica de confidențialitate.