BACEduHub
matematicaMate-Info (M1)Anul 2026Sesiune Specială (Olimpici)

Bacalaureat 2026 - Matematică Mate-Info (M1) - Sesiune Specială (Olimpici)

Spațiu Publicitar (Google AdSense)Reclamele vor fi încărcate aici

Examenul Național de Bacalaureat 2026

Proba E. c) Matematică M_mate-info

Varianta 2


SUBIECTUL I (30 de puncte)


Exercițiul 1

Determinați termenul a2a_2 al progresiei aritmetice (an)n1(a_n)_{n \ge 1}, în care a1=6a_1 = 6 și a3=30a_3 = 30. (5 puncte)

📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Exercițiul 1 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Pasul 1: Folosirea proprietății termenului mediu în progresia aritmetică

Într-o progresie aritmetică (an)n1(a_n)_{n \ge 1}, orice termen începând cu al doilea este media aritmetică a vecinilor săi:

a2=a1+a32a_2 = \frac{a_1 + a_3}{2}

(3 puncte)

Înlocuim valorile date în enunț (a1=6a_1 = 6 și a3=30a_3 = 30):

a2=6+302=362=18a_2 = \frac{6 + 30}{2} = \frac{36}{2} = 18

(2 puncte)


Metodă alternativă (utilizând rația progresiei rr):

Formula termenului general este an=a1+(n1)ra_n = a_1 + (n-1)r. Pentru n=3n = 3:

a3=a1+2r    30=6+2r    2r=24    r=12a_3 = a_1 + 2r \implies 30 = 6 + 2r \implies 2r = 24 \implies r = 12

Atunci:

a2=a1+r=6+12=18a_2 = a_1 + r = 6 + 12 = 18

Ambele metode conduc la același rezultat și primesc punctaj maxim conform baremului.


Exercițiul 2

Se consideră funcția f:RRf : \mathbb{R} \to \mathbb{R}, f(x)=ax2+2ax1f(x) = ax^2 + 2ax - 1, unde aa este număr real. Determinați numărul real aa pentru care (ff)(0)=0(f \circ f)(0) = 0. (5 puncte)

📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Exercițiul 2 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Pasul 1: Calculul valorii funcției în x=0x = 0

Calculăm direct f(0)f(0):

f(0)=a02+2a01=1f(0) = a \cdot 0^2 + 2a \cdot 0 - 1 = -1

(1 punct)

Pasul 2: Exprimarea compunerii (ff)(0)(f \circ f)(0)

Prin definiția compunerii a două funcții:

(ff)(0)=f(f(0))=f(1)(f \circ f)(0) = f(f(0)) = f(-1)

Calculăm f(1)f(-1) înlocuind x=1x = -1 în legea funcției:

f(1)=a(1)2+2a(1)1=a12a1=a1f(-1) = a \cdot (-1)^2 + 2a \cdot (-1) - 1 = a \cdot 1 - 2a - 1 = -a - 1

Așadar, (ff)(0)=a1(f \circ f)(0) = -a - 1, pentru orice număr real aa.

(2 puncte)

Pasul 3: Rezolvarea ecuației (ff)(0)=0(f \circ f)(0) = 0

Impune condiția din enunț:

a1=0    a=1    a=1-a - 1 = 0 \implies -a = 1 \implies a = -1

(2 puncte)


Exercițiul 3

Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația: (5 puncte)

log2(2x24x+3)=2log2x\log_2(2x^2 - 4x + 3) = 2\log_2 x
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Exercițiul 3 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Pasul 1: Condiții de existență ale logaritmilor

Pentru ca termenii logaritmici să aibă sens în R\mathbb{R}, argumentele trebuie să fie strict pozitive:

  1. x>0x > 0 (din log2x\log_2 x)
  2. 2x24x+3>02x^2 - 4x + 3 > 0. Discriminantul trinomului este Δ=(4)2423=1624=8<0\Delta = (-4)^2 - 4 \cdot 2 \cdot 3 = 16 - 24 = -8 < 0. Cum coeficientul dominant este a=2>0a = 2 > 0 și Δ<0\Delta < 0, rezultă 2x24x+3>02x^2 - 4x + 3 > 0 pentru orice xRx \in \mathbb{R}.

Domeniul de căutare a soluțiilor este D=(0,+)D = (0, +\infty).

Pasul 2: Aplicarea proprietăților logaritmilor și egalarea argumentelor

Folosind proprietatea 2log2x=log2(x2)2\log_2 x = \log_2(x^2) pentru x>0x > 0, ecuația devine:

log2(2x24x+3)=log2(x2)\log_2(2x^2 - 4x + 3) = \log_2(x^2)

Prin injectivitatea funcției logaritmice cu baza 2>12 > 1, obținem:

2x24x+3=x2    x24x+3=02x^2 - 4x + 3 = x^2 \implies x^2 - 4x + 3 = 0

(2 puncte)

Pasul 3: Rezolvarea ecuației de gradul al doilea și verificarea condițiilor

Calculăm discriminantul ecuației x24x+3=0x^2 - 4x + 3 = 0:

Δ=(4)2413=1612=4\Delta = (-4)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 3 = 16 - 12 = 4

Soluțiile sunt:

x1=442=422=1x_1 = \frac{4 - \sqrt{4}}{2} = \frac{4 - 2}{2} = 1 x2=4+42=4+22=3x_2 = \frac{4 + \sqrt{4}}{2} = \frac{4 + 2}{2} = 3

Ambele valori satisfac condiția de existență x>0x > 0 (1>01 > 0 și 3>03 > 0), deci soluțiile convin.

(3 puncte)

Mulțimea soluțiilor reale este S={1,3}S = \{1, 3\}.


Exercițiul 4

Se consideră mulțimea A={2,4,5,6}A = \{2, 4, 5, 6\}. Determinați câte numere naturale pare, de trei cifre distincte, se pot forma cu cifre din mulțimea AA. (5 puncte)

📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Exercițiul 4 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Pasul 1: Analiza structurii numărului par de trei cifre

Fie numărul abc\overline{abc}, unde a,b,cAa, b, c \in A sunt distincte. Pentru ca numărul să fie par, ultima sa cifră cc (cifra unităților) trebuie să fie pară. Cifrele pare din mulțimea A={2,4,5,6}A = \{2, 4, 5, 6\} sunt:

c{2,4,6}c \in \{2, 4, 6\}

Așadar, cifra unităților se poate alege în 33 moduri.

(2 puncte)

Pasul 2: Alegerea celorlalte cifre și aplicarea regulii produsului

Mulțimea AA conține 44 elemente în total:

  • După ce am ales cifra unităților cc (1 cifră utilizată), au mai rămas 41=34 - 1 = 3 cifre disponibile în AA (toate fiind nenule, deci oricare poate fi cifra sutelor).
  • Cifra sutelor aa se poate alege în 33 moduri.
  • După fixarea cifrei sutelor aa și a cifrei unităților cc, mai rămân 42=24 - 2 = 2 cifre disponibile în AA.
  • Cifra zecilor bb se poate alege în 22 moduri.

Conform regulii produsului, numărul total de astfel de numere pare cu cifre distincte este:

332=18 numere3 \cdot 3 \cdot 2 = 18 \text{ numere}

(3 puncte)


Exercițiul 5

În reperul cartezian xOyxOy se consideră punctele A(6,4)A(6, 4) și B(1,3)B(1, 3). Determinați coordonatele punctului CC pentru care: (5 puncte)

2BC=OA2\vec{BC} = \vec{OA}
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Exercițiul 5 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Pasul 1: Exprimarea vectorilor în baza canonică (i,j)(\vec{i}, \vec{j})

Vectorul de poziție al punctului A(6,4)A(6, 4) este:

OA=6i+4j\vec{OA} = 6\vec{i} + 4\vec{j}

Fie C(xC,yC)C(x_C, y_C) coordonatele căutate. Vectorul BC\vec{BC} se exprimă prin diferența coordonatelor:

BC=(xCxB)i+(yCyB)j=(xC1)i+(yC3)j\vec{BC} = (x_C - x_B)\vec{i} + (y_C - y_B)\vec{j} = (x_C - 1)\vec{i} + (y_C - 3)\vec{j}

(2 puncte)

Pasul 2: Determinarea coordonatelor punctului CC

Relația vectorială 2BC=OA2\vec{BC} = \vec{OA} este echivalentă cu:

BC=12OA\vec{BC} = \frac{1}{2}\vec{OA}

Înlocuind componentele vectoriale:

(xC1)i+(yC3)j=12(6i+4j)=3i+2j(x_C - 1)\vec{i} + (y_C - 3)\vec{j} = \frac{1}{2}(6\vec{i} + 4\vec{j}) = 3\vec{i} + 2\vec{j}

Egalând componentele pe axele de coordonate:

xC1=3    xC=4x_C - 1 = 3 \implies x_C = 4 yC3=2    yC=5y_C - 3 = 2 \implies y_C = 5

Așadar, coordonatele punctului CC sunt (4,5)(4, 5), adică C(4,5)C(4, 5).

(3 puncte)


Exercițiul 6

Se consideră triunghiul ABCABC, dreptunghic în AA, cu AC=6AC = 6 și tgC=13\text{tg}\,C = \frac{1}{3}. Arătați că raza cercului circumscris triunghiului ABCABC este egală cu 10\sqrt{10}. (5 puncte)

📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Exercițiul 6 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Pasul 1: Determinarea lungimii catetei ABAB

În triunghiul ABCABC, dreptunghic în AA, tangenta unghiului CC reprezintă raportul dintre cateta opusă ABAB și cateta alăturată ACAC:

tgC=ABAC\text{tg}\,C = \frac{AB}{AC}

Înlocuim valorile cunoscute:

13=AB6    AB=63=2\frac{1}{3} = \frac{AB}{6} \implies AB = \frac{6}{3} = 2

(2 puncte)

Pasul 2: Determinarea ipotenuzei BCBC și a razei cercului circumscris

Aplicăm teorema lui Pitagora în triunghiul dreptunghic ABCABC:

BC2=AB2+AC2=22+62=4+36=40BC^2 = AB^2 + AC^2 = 2^2 + 6^2 = 4 + 36 = 40 BC=40=210BC = \sqrt{40} = 2\sqrt{10}

Într-un triunghi dreptunghic, centrul cercului circumscris este mijlocul ipotenuzei, iar raza cercului circumscris este egală cu jumătatea lungimii ipotenuzei:

R=BC2=2102=10R = \frac{BC}{2} = \frac{2\sqrt{10}}{2} = \sqrt{10}

(3 puncte)


SUBIECTUL al II-lea (30 de puncte)


Problema 1

Se consideră matricea:

A(a)=(12aa02a1a00013a)A(a) = \begin{pmatrix} 1 - 2a & a & 0 \\ 2a & 1 - a & 0 \\ 0 & 0 & 1 - 3a \end{pmatrix}

unde aa este număr real.

Cerințe:

  • a) Arătați că det(A(1))=4\det(A(1)) = 4. (5 puncte)
  • b) Arătați că A(a)A(b)=A(a+b3ab)A(a) \cdot A(b) = A(a + b - 3ab), pentru orice numere reale aa și bb. (5 puncte)
  • c) Determinați numărul real aa pentru care A(1)A(a)+A(5)=2A(4)A(1) \cdot A(a) + A(5) = 2A(4). (5 puncte)
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Subiectul II.1 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Subpunctul a)

Înlocuim a=1a = 1 în matricea A(a)A(a):

A(1)=(12(1)102(1)1100013(1))=(110200002)A(1) = \begin{pmatrix} 1 - 2(1) & 1 & 0 \\ 2(1) & 1 - 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 - 3(1) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 & 1 & 0 \\ 2 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & -2 \end{pmatrix}

Determinantul matricei A(1)A(1) este:

det(A(1))=110200002\det(A(1)) = \begin{vmatrix} -1 & 1 & 0 \\ 2 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & -2 \end{vmatrix}

(2 puncte)

Dezvoltăm determinantul după a treia linie (sau aplicăm regula lui Sarrus):

det(A(1))=(2)1120=(2)[(1)012]=(2)(2)=4\det(A(1)) = (-2) \cdot \begin{vmatrix} -1 & 1 \\ 2 & 0 \end{vmatrix} = (-2) \cdot [(-1) \cdot 0 - 1 \cdot 2] = (-2) \cdot (-2) = 4

Prin regula lui Sarrus:

det(A(1))=0+0+000(4)=4\det(A(1)) = 0 + 0 + 0 - 0 - 0 - (-4) = 4

(3 puncte)


Subpunctul b)

Calculăm produsul matricelor A(a)A(a) și A(b)A(b):

A(a)A(b)=(12aa02a1a00013a)(12bb02b1b00013b)A(a) \cdot A(b) = \begin{pmatrix} 1 - 2a & a & 0 \\ 2a & 1 - a & 0 \\ 0 & 0 & 1 - 3a \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 - 2b & b & 0 \\ 2b & 1 - b & 0 \\ 0 & 0 & 1 - 3b \end{pmatrix}

Calculăm fiecare element al matricei produs:

  • Linia 1, Coloana 1:
(12a)(12b)+a(2b)+0=12b2a+4ab+2ab=12a2b+6ab=12(a+b3ab)(1 - 2a)(1 - 2b) + a(2b) + 0 = 1 - 2b - 2a + 4ab + 2ab = 1 - 2a - 2b + 6ab = 1 - 2(a + b - 3ab)
  • Linia 1, Coloana 2:
(12a)b+a(1b)+0=b2ab+aab=a+b3ab(1 - 2a)b + a(1 - b) + 0 = b - 2ab + a - ab = a + b - 3ab
  • Linia 1, Coloana 3: 0+0+0=00 + 0 + 0 = 0
  • Linia 2, Coloana 1:
2a(12b)+(1a)(2b)+0=2a4ab+2b2ab=2a+2b6ab=2(a+b3ab)2a(1 - 2b) + (1 - a)(2b) + 0 = 2a - 4ab + 2b - 2ab = 2a + 2b - 6ab = 2(a + b - 3ab)
  • Linia 2, Coloana 2:
2ab+(1a)(1b)+0=2ab+1ba+ab=1ab+3ab=1(a+b3ab)2a \cdot b + (1 - a)(1 - b) + 0 = 2ab + 1 - b - a + ab = 1 - a - b + 3ab = 1 - (a + b - 3ab)
  • Linia 2, Coloana 3: 0+0+0=00 + 0 + 0 = 0
  • Linia 3, Coloana 1: 00, Linia 3, Coloana 2: 00
  • Linia 3, Coloana 3:
(13a)(13b)=13b3a+9ab=13(a+b3ab)(1 - 3a)(1 - 3b) = 1 - 3b - 3a + 9ab = 1 - 3(a + b - 3ab)

(3 puncte)

Matricea produs obținută este:

A(a)A(b)=(12(a+b3ab)a+b3ab02(a+b3ab)1(a+b3ab)00013(a+b3ab))=A(a+b3ab)A(a) \cdot A(b) = \begin{pmatrix} 1 - 2(a + b - 3ab) & a + b - 3ab & 0 \\ 2(a + b - 3ab) & 1 - (a + b - 3ab) & 0 \\ 0 & 0 & 1 - 3(a + b - 3ab) \end{pmatrix} = A(a + b - 3ab)

pentru orice numere reale aa și bb.

(2 puncte)


Subpunctul c)

Folosind proprietatea demonstrată la subpunctul b):

A(1)A(a)=A(1+a31a)=A(12a)A(1) \cdot A(a) = A(1 + a - 3 \cdot 1 \cdot a) = A(1 - 2a)

Ecuația din enunț este:

A(1)A(a)+A(5)=2A(4)    A(12a)=2A(4)A(5)A(1) \cdot A(a) + A(5) = 2A(4) \iff A(1 - 2a) = 2A(4) - A(5)

Observăm că forma generală a matricei A(x)A(x) se poate descompune liniar:

A(x)=I3+xM,unde M=(210210003)A(x) = I_3 + x \cdot M, \quad \text{unde } M = \begin{pmatrix} -2 & 1 & 0 \\ 2 & -1 & 0 \\ 0 & 0 & -3 \end{pmatrix}

Calculăm membrul drept:

2A(4)A(5)=2(I3+4M)(I3+5M)=2I3+8MI35M=I3+3M=A(3)2A(4) - A(5) = 2(I_3 + 4M) - (I_3 + 5M) = 2I_3 + 8M - I_3 - 5M = I_3 + 3M = A(3)

(2 puncte)

Ecuația devine:

A(12a)=A(3)A(1 - 2a) = A(3)

Egalând elementele corespunzătoare (de exemplu poziția (1,2)(1,2)):

12a=3    2a=2    a=11 - 2a = 3 \implies -2a = 2 \implies a = -1

(3 puncte)


Problema 2

Se consideră polinomul:

f=mX4mX2+X+1f = mX^4 - mX^2 + X + 1

unde mm este număr real nenul.

Cerințe:

  • a) Arătați că f(1)=0f(-1) = 0, pentru orice număr real nenul mm. (5 puncte)
  • b) Determinați numărul real nenul mm pentru care restul împărțirii polinomului ff la polinomul g=X+2g = X + 2 este egal cu 1111. (5 puncte)
  • c) Determinați numărul real nenul mm pentru care x13+x23+x33+x43=1x_1^3 + x_2^3 + x_3^3 + x_4^3 = 1, unde x1,x2,x3x_1, x_2, x_3 și x4x_4 sunt rădăcinile polinomului ff. (5 puncte)
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Subiectul II.2 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Subpunctul a)

Calculăm valoarea polinomului în 1-1:

f(1)=m(1)4m(1)2+(1)+1f(-1) = m(-1)^4 - m(-1)^2 + (-1) + 1

(3 puncte)

Efectuăm ridicările la putere: (1)4=1(-1)^4 = 1 și (1)2=1(-1)^2 = 1:

f(1)=m1m11+1=mm=0f(-1) = m \cdot 1 - m \cdot 1 - 1 + 1 = m - m = 0

pentru orice număr real nenul mm.

(2 puncte)


Subpunctul b)

Conform teoremei restului (teorema lui Bézout), restul împărțirii polinomului ff la polinomul de gradul întâi g=X+2g = X + 2 este egal cu valoarea polinomului ff în rădăcina împărțitorului, adică X=2X = -2:

R=f(2)=m(2)4m(2)2+(2)+1=16m4m1=12m1R = f(-2) = m(-2)^4 - m(-2)^2 + (-2) + 1 = 16m - 4m - 1 = 12m - 1

pentru orice număr real nenul mm.

(3 puncte)

Egalăm restul obținut cu valoarea dată în enunț:

12m1=11    12m=12    m=112m - 1 = 11 \implies 12m = 12 \implies m = 1

Valoarea m=1m = 1 este un număr real nenul, conform cerinței.

(2 puncte)


Subpunctul c)

Scriem relațiile lui Viète pentru polinomul de gradul 4, f=mX4+0X3mX2+X+1f = mX^4 + 0 \cdot X^3 - mX^2 + X + 1:

S1=x1+x2+x3+x4=0m=0S_1 = x_1 + x_2 + x_3 + x_4 = -\frac{0}{m} = 0 S3=x1x2x3+x1x2x4+x1x3x4+x2x3x4=1mS_3 = x_1x_2x_3 + x_1x_2x_4 + x_1x_3x_4 + x_2x_3x_4 = -\frac{1}{m} P=x1x2x3x4=1m0P = x_1x_2x_3x_4 = \frac{1}{m} \neq 0

(3 puncte)

Deoarece xix_i (i{1,2,3,4}i \in \{1, 2, 3, 4\}) sunt rădăcini ale lui ff, avem f(xi)=0f(x_i) = 0:

mxi4mxi2+xi+1=0m x_i^4 - m x_i^2 + x_i + 1 = 0

Cum xi0x_i \neq 0 (deoarece termenul liber este 101 \neq 0), împărțim relația la xix_i:

mxi3mxi+1+1xi=0    mxi3=mxi11xim x_i^3 - m x_i + 1 + \frac{1}{x_i} = 0 \implies m x_i^3 = m x_i - 1 - \frac{1}{x_i}

Însumând aceste relații pentru i=1,2,3,4i = 1, 2, 3, 4:

m(x13+x23+x33+x43)=m(x1+x2+x3+x4)4(1x1+1x2+1x3+1x4)m(x_1^3 + x_2^3 + x_3^3 + x_4^3) = m(x_1 + x_2 + x_3 + x_4) - 4 - \left(\frac{1}{x_1} + \frac{1}{x_2} + \frac{1}{x_3} + \frac{1}{x_4}\right)

Observăm că suma inverselor rădăcinilor este:

1x1+1x2+1x3+1x4=S3P=1m1m=1\frac{1}{x_1} + \frac{1}{x_2} + \frac{1}{x_3} + \frac{1}{x_4} = \frac{S_3}{P} = \frac{-\frac{1}{m}}{\frac{1}{m}} = -1

Înlocuind S1=0S_1 = 0 și suma inverselor în relația de mai sus:

m(x13+x23+x33+x43)=m04(1)=4+1=3m(x_1^3 + x_2^3 + x_3^3 + x_4^3) = m \cdot 0 - 4 - (-1) = -4 + 1 = -3

Cum din enunț avem x13+x23+x33+x43=1x_1^3 + x_2^3 + x_3^3 + x_4^3 = 1:

m1=3    m=3m \cdot 1 = -3 \implies m = -3

Numărul m=3m = -3 este real nenul, deci este soluția căutată.

(2 puncte)


SUBIECTUL al III-lea (30 de puncte)


Problema 1

Se consideră funcția:

f:(1,+)R,f(x)=ex+2x+1x+1f : (-1, +\infty) \to \mathbb{R}, \quad f(x) = \frac{e^x + 2x + 1}{x + 1}

Cerințe:

  • a) Arătați că: (5 puncte) f(x)=xex+1(x+1)2,x(1,+)f'(x) = \frac{xe^x + 1}{(x + 1)^2}, \quad x \in (-1, +\infty)
  • b) Determinați ecuația tangentei la graficul funcției ff în punctul de abscisă x=0x = 0, situat pe graficul funcției ff. (5 puncte)
  • c) Demonstrați că funcția ff este strict crescătoare. (5 puncte)
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Subiectul III.1 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Subpunctul a)

Funcția ff este derivabilă pe (1,+)(-1, +\infty) fiind câtul a două funcții derivabile. Aplicăm formula de derivare a câtului (uv)=uvuvv2\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}:

f(x)=(ex+2x+1)(x+1)(ex+2x+1)(x+1)(x+1)2=(ex+2)(x+1)(ex+2x+1)1(x+1)2f'(x) = \frac{(e^x + 2x + 1)'(x + 1) - (e^x + 2x + 1)(x + 1)'}{(x + 1)^2} = \frac{(e^x + 2)(x + 1) - (e^x + 2x + 1) \cdot 1}{(x + 1)^2}

(3 puncte)

Desfacem parantezele la numărător:

f(x)=xex+ex+2x+2ex2x1(x+1)2=xex+1(x+1)2,x(1,+)f'(x) = \frac{xe^x + e^x + 2x + 2 - e^x - 2x - 1}{(x + 1)^2} = \frac{xe^x + 1}{(x + 1)^2}, \quad x \in (-1, +\infty)

(2 puncte)


Subpunctul b)

Calculăm coordonatele punctului de tangență și panta tangentei:

f(0)=e0+20+10+1=1+0+11=2f(0) = \frac{e^0 + 2 \cdot 0 + 1}{0 + 1} = \frac{1 + 0 + 1}{1} = 2 f(0)=0e0+1(0+1)2=0+11=1f'(0) = \frac{0 \cdot e^0 + 1}{(0 + 1)^2} = \frac{0 + 1}{1} = 1

(2 puncte)

Ecuația tangentei la graficul funcției ff în punctul de abscisă x0=0x_0 = 0 este:

yf(0)=f(0)(x0)y - f(0) = f'(0)(x - 0)

Înlocuind valorile calculate:

y2=1x    y=x+2y - 2 = 1 \cdot x \implies y = x + 2

(3 puncte)


Subpunctul c)

Pentru a arăta că ff este strict crescătoare pe (1,+)(-1, +\infty), demonstrăm că f(x)>0f'(x) > 0 pentru orice x(1,+)x \in (-1, +\infty). Numitorul derivatei este (x+1)2>0(x + 1)^2 > 0 pentru orice x(1,+)x \in (-1, +\infty). Studiem semnul numărătorului considerând funcția auxiliară:

g:[1,+)R,g(x)=xex+1g : [-1, +\infty) \to \mathbb{R}, \quad g(x) = xe^x + 1

Derivata funcției gg este:

g(x)=(x)ex+x(ex)+0=ex+xex=(x+1)exg'(x) = (x)'e^x + x(e^x)' + 0 = e^x + xe^x = (x + 1)e^x

Pentru orice x[1,+)x \in [-1, +\infty), avem x+10x + 1 \ge 0 și ex>0e^x > 0, deci g(x)0g'(x) \ge 0. Rezultă că funcția gg este crescătoare pe [1,+)[-1, +\infty). Calculăm valoarea funcției în capătul din stânga x=1x = -1:

g(1)=(1)e1+1=11eg(-1) = (-1)e^{-1} + 1 = 1 - \frac{1}{e}

Deoarece e2,718>1e \approx 2{,}718 > 1, avem 1e<1\frac{1}{e} < 1, deci:

g(1)=11e>0g(-1) = 1 - \frac{1}{e} > 0

Cum gg este strict crescătoare pe (1,+)(-1, +\infty), pentru orice x(1,+)x \in (-1, +\infty) avem:

g(x)>g(1)>0g(x) > g(-1) > 0

(3 puncte)

Deoarece numărătorul g(x)>0g(x) > 0 și numitorul (x+1)2>0(x + 1)^2 > 0 pentru orice x(1,+)x \in (-1, +\infty), rezultă:

f(x)=g(x)(x+1)2>0,x(1,+)f'(x) = \frac{g(x)}{(x + 1)^2} > 0, \quad \forall x \in (-1, +\infty)

Prin urmare, funcția ff este strict crescătoare pe intervalul (1,+)(-1, +\infty).

(2 puncte)


Problema 2

Se consideră funcția:

f:(0,+)R,f(x)=6+1x+ln2xxf : (0, +\infty) \to \mathbb{R}, \quad f(x) = 6 + \frac{1}{x} + \frac{\ln^2 x}{x}

Cerințe:

  • a) Arătați că: (5 puncte) 13(f(x)ln2xx)dx=12+ln3\int_{1}^{3} \left(f(x) - \frac{\ln^2 x}{x}\right) dx = 12 + \ln 3
  • b) Arătați că: (5 puncte) 1e(f(x)61x)dx=13\int_{1}^{e} \left(f(x) - 6 - \frac{1}{x}\right) dx = \frac{1}{3}
  • c) Determinați numărul real mm pentru care aria suprafeței plane delimitate de graficul funcției: g:(0,+)R,g(x)=f(x)6xg : (0, +\infty) \to \mathbb{R}, \quad g(x) = \frac{f(x) - 6}{x} axa OxOx și dreptele de ecuații x=1x = 1 și x=ex = e este egală cu m(12e)m\left(1 - \frac{2}{e}\right). (5 puncte)
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial - Subiectul III.2 Arată Rezolvarea Pas cu Pas

Subpunctul a)

Înlocuim expresia funcției f(x)f(x):

f(x)ln2xx=6+1xf(x) - \frac{\ln^2 x}{x} = 6 + \frac{1}{x}

Integrala devine:

13(f(x)ln2xx)dx=13(6+1x)dx=(6x+lnx)13\int_{1}^{3} \left(f(x) - \frac{\ln^2 x}{x}\right) dx = \int_{1}^{3} \left(6 + \frac{1}{x}\right) dx = (6x + \ln x)\Big|_{1}^{3}

(3 puncte)

Aplicăm formula Leibniz-Newton:

(63+ln3)(61+ln1)=18+ln360=12+ln3(6 \cdot 3 + \ln 3) - (6 \cdot 1 + \ln 1) = 18 + \ln 3 - 6 - 0 = 12 + \ln 3

(2 puncte)


Subpunctul b)

Înlocuim expresia funcției:

f(x)61x=ln2xxf(x) - 6 - \frac{1}{x} = \frac{\ln^2 x}{x}

Integrala devine:

1e(f(x)61x)dx=1eln2xxdx=1e(lnx)ln2xdx=ln3x31e\int_{1}^{e} \left(f(x) - 6 - \frac{1}{x}\right) dx = \int_{1}^{e} \frac{\ln^2 x}{x} \, dx = \int_{1}^{e} (\ln x)' \ln^2 x \, dx = \frac{\ln^3 x}{3}\Big|_{1}^{e}

(3 puncte)

Calculăm valorile în capete:

ln3e3ln313=13303=13\frac{\ln^3 e}{3} - \frac{\ln^3 1}{3} = \frac{1^3}{3} - \frac{0}{3} = \frac{1}{3}

(2 puncte)


Subpunctul c)

Exprimăm funcția g(x)g(x):

g(x)=f(x)6x=1x+ln2xxx=1x2+ln2xx2,x(0,+)g(x) = \frac{f(x) - 6}{x} = \frac{\frac{1}{x} + \frac{\ln^2 x}{x}}{x} = \frac{1}{x^2} + \frac{\ln^2 x}{x^2}, \quad x \in (0, +\infty)

Pentru x[1,e]x \in [1, e], avem 1x2>0\frac{1}{x^2} > 0 și ln2xx20\frac{\ln^2 x}{x^2} \ge 0, deci g(x)>0g(x) > 0. Aria suprafeței plane este dată de:

A=1eg(x)dx=1e1x2dx+1eln2xx2dx\mathcal{A} = \int_{1}^{e} g(x) \, dx = \int_{1}^{e} \frac{1}{x^2} \, dx + \int_{1}^{e} \frac{\ln^2 x}{x^2} \, dx

Calculăm prima integrală:

1e1x2dx=(1x)1e=1e(11)=11e\int_{1}^{e} \frac{1}{x^2} \, dx = \left(-\frac{1}{x}\right)\Big|_{1}^{e} = -\frac{1}{e} - \left(-\frac{1}{1}\right) = 1 - \frac{1}{e}

Calculăm a doua integrală prin părți, observând că 1x2=(1x)\frac{1}{x^2} = \left(-\frac{1}{x}\right)':

1eln2xx2dx=1e(1x)ln2xdx=(ln2xx)1e1e(1x)2lnxxdx\int_{1}^{e} \frac{\ln^2 x}{x^2} \, dx = \int_{1}^{e} \left(-\frac{1}{x}\right)' \ln^2 x \, dx = \left(-\frac{\ln^2 x}{x}\right)\Big|_{1}^{e} - \int_{1}^{e} \left(-\frac{1}{x}\right) \frac{2\ln x}{x} \, dx =(ln2ee0)+21elnxx2dx=1e+21e(1x)lnxdx= \left(-\frac{\ln^2 e}{e} - 0\right) + 2 \int_{1}^{e} \frac{\ln x}{x^2} \, dx = -\frac{1}{e} + 2 \int_{1}^{e} \left(-\frac{1}{x}\right)' \ln x \, dx

Integrăm din nou prin părți:

1e(1x)lnxdx=(lnxx)1e1e(1x)1xdx=1e+1e1x2dx=1e+(11e)=12e\int_{1}^{e} \left(-\frac{1}{x}\right)' \ln x \, dx = \left(-\frac{\ln x}{x}\right)\Big|_{1}^{e} - \int_{1}^{e} \left(-\frac{1}{x}\right) \frac{1}{x} \, dx = -\frac{1}{e} + \int_{1}^{e} \frac{1}{x^2} \, dx = -\frac{1}{e} + \left(1 - \frac{1}{e}\right) = 1 - \frac{2}{e}

Revenim la a doua integrală:

1eln2xx2dx=1e+2(12e)=25e\int_{1}^{e} \frac{\ln^2 x}{x^2} \, dx = -\frac{1}{e} + 2\left(1 - \frac{2}{e}\right) = 2 - \frac{5}{e}

(2 puncte)

Însumăm cele două rezultate pentru aria totală:

A=(11e)+(25e)=36e=3(12e)\mathcal{A} = \left(1 - \frac{1}{e}\right) + \left(2 - \frac{5}{e}\right) = 3 - \frac{6}{e} = 3\left(1 - \frac{2}{e}\right)

Egalăm cu expresia din enunț:

m(12e)=3(12e)m\left(1 - \frac{2}{e}\right) = 3\left(1 - \frac{2}{e}\right)

Deoarece 12e01 - \frac{2}{e} \neq 0 (e2,718    2e<1e \approx 2{,}718 \implies \frac{2}{e} < 1), împărțim prin 12e1 - \frac{2}{e} și obținem:

m=3m = 3

(3 puncte)