Spațiu Publicitar (Google AdSense)Reclamele vor fi încărcate aici
Notă generală: Toate subiectele sunt obligatorii. Se acordă zece puncte din oficiu. Timpul de lucru efectiv este de trei ore.
SUBIECTUL I (30 de puncte)
1. Progresii Aritmetice (5p)
Determinați termenul a3 al progresiei aritmetice (an)n≥1 în care a1=10 și a2=18.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Calculul rației progresiei aritmetice
Rația r a progresiei este dată de diferența a doi termeni consecutivi:
r=a2−a1=18−10=8
(3 puncte)
Calculul termenului a3
a3=a2+r=18+8=26
(2 puncte)
2. Funcție Liniară (5p)
Se consideră funcția f:R→R, f(x)=2x−2. Arătați că f(4)−f(3)−f(2)=0.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Evaluarea valorilor funcției
f(4)=2⋅4−2=8−2=6
f(3)=2⋅3−2=6−2=4
f(2)=2⋅2−2=4−2=2
(3 puncte)
Calculul numeric al expresiei
f(4)−f(3)−f(2)=6−4−2=0
(2 puncte)
3. Ecuație Exponențială (5p)
Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația:
73−x=74x−2📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Injectivitatea funcției exponențiale
Baza este 7>0,7=1, prin urmare exponenții sunt egali:
3−x=4x−2
(3 puncte)
Rezolvarea ecuației
4x+x=3+2⟺5x=5⟺x=1
(2 puncte)
4. Probabilități (5p)
Determinați probabilitatea ca, alegând un număr n din mulțimea numerelor naturale de o cifră, acesta să verifice inegalitatea 20−2n<15.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Determinarea numărului de cazuri posibile
Mulțimea numerelor naturale de o cifră este {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} și are 10 elemente:
nr. cazuri posibile=10
(2 puncte)
Determinarea cazurilor favorabile și calculul probabilității
Rezolvăm inecuația:
20−2n<15⟺2n>20−15⟺2n>5⟺n>2,5
Dintre numerele naturale de o cifră, valorile convenabile sunt:
n∈{3,4,5,6,7,8,9}
Sunt 7 cazuri favorabile. Probabilitatea este:
p=nr. cazuri posibilenr. cazuri favorabile=107
(3 puncte)
5. Geometrie Analitică (5p)
În reperul cartezian xOy se consideră punctele A(1,1), M(2,4) și B(a,b), unde a și b sunt numere reale. Determinați numerele reale a și b, știind că punctul M este mijlocul segmentului AB.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Formulele mijlocului unui segment
Deoarece M este mijlocul segmentului AB:
xM=2xA+xB⟹2=21+ayM=2yA+yB⟹4=21+b
(3 puncte)
Aflarea numerelor a și b
1+a=4⟹a=31+b=8⟹b=7
(2 puncte)
6. Trigonometrie (5p)
Se consideră triunghiul ABC, dreptunghic în A, cu AB=15 și măsura unghiului B egală cu 30∘. Arătați că BC=103.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Definiția cosinusului în triunghiul dreptunghic
În triunghiul dreptunghic ABC (∢A=90∘):
cosB=BCAB⟹cos30∘=BC15
Cum cos30∘=23, obținem:
23=BC15
(3 puncte)
Calculul lungimii ipotenuzei BC
BC=32⋅15=330=3303=103
(2 puncte)
SUBIECTUL al II-lea (30 de puncte)
1. Matrice (5p)
Se consideră matricea:
A(x)=(xx−112)
unde x este număr real.
a) Calculul determinantului lui A(4) (5p)
Arătați că det(A(4))=5.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Scrierea matricei A(4)
Pentru x=4:
A(4)=(4312)
Determinantul este:
det(A(4))=4312=4⋅2−1⋅3
(3 puncte)
Calculul numeric
det(A(4))=8−3=5
(2 puncte)
b) Identitate liniară matriceală (5p)
Arătați că 2A(1)+A(4)=3A(2).
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Calculul membrului stâng
Avem:
A(1)=(1012)⟹2A(1)=(2024)A(4)=(4312)
Însumând:
2A(1)+A(4)=(2+40+32+14+2)=(6336)
(3 puncte)
Calculul membrului drept și concluzia
Determinăm A(2):
A(2)=(2112)
Înmulțind cu scalarul 3:
3A(2)=3(2112)=(6336)
Ambii membri sunt egali, deci egalitatea este demonstrată.
(2 puncte)
c) Ecuație matriceală cu produs (5p)
Determinați numerele reale x și y pentru care A(−x)⋅A(x)=A(y).
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Efectuăm calculele algebrice pentru fiecare element:
Rând 1, Coloană 1: −x2+x−1
Rând 1, Coloană 2: −x+2
Rând 2, Coloană 1: −x2−x+2x−2=−x2+x−2
Rând 2, Coloană 2: −x−1+4=−x+3
Obținem:
A(−x)⋅A(x)=(−x2+x−1−x2+x−2−x+2−x+3)
(3 puncte)
Egalarea cu A(y) și determinarea numerelor x și y
Matricea A(y) este:
A(y)=(yy−112)
Egalând elementele de pe rândul 1, coloana 2:
−x+2=1⟹x=1
Verificăm elementul de pe rândul 2, coloana 2 pentru x=1:
−1+3=2(adeva˘rat)
Egalând elementul de pe rândul 1, coloana 1:
y=−12+1−1=−1+1−1=−1
Verificăm elementul de pe rândul 2, coloana 1:
−12+1−2=−2șiy−1=−1−1=−2(adeva˘rat)
Soluțiile sunt x=1 și y=−1.
(2 puncte)
2. Legi de Compoziție (5p)
Pe mulțimea numerelor reale se definește legea de compoziție:
x∗y=(4−x)(4−y)+2
a) Calcul direct (5p)
Arătați că 0∗3=6.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Înlocuirea valorilor în lege
0∗3=(4−0)(4−3)+2
(3 puncte)
Calculul numeric
=4⋅1+2=4+2=6
(2 puncte)
b) Rezolvarea ecuației 2∗x=2 (5p)
Determinați numărul real x pentru care 2∗x=2.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Exprimarea relației
Conform legii:
2∗x=(4−2)(4−x)+2=2(4−x)+2=8−2x+2=−2x+10
(3 puncte)
Aflarea lui x
Ecuația devine:
−2x+10=2⟺−2x=2−10⟺−2x=−8⟺x=4
(2 puncte)
c) Ecuație diofantică cu legea dată (5p)
Determinați perechile (m,n) de numere întregi pentru care (2m)∗(2n+1)=10.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Dezvoltarea expresiei și factorizarea
Aplicăm legea de compoziție:
(2m)∗(2n+1)=(4−2m)(4−(2n+1))+2=(4−2m)(3−2n)+2
Ecuația este:
(4−2m)(3−2n)+2=10⟺(4−2m)(3−2n)=8
Dăm factor comun pe 2 în prima paranteză:
2(2−m)(3−2n)=8⟺(2−m)(3−2n)=4
(2 puncte)
Identificarea soluțiilor întregi
Deoarece n∈Z, numărul 3−2n este un număr întreg impar.
Divizorii întregi impari ai numărului 4 sunt doar ±1:
Cazul 1:3−2n=1⟹2n=2⟹n=1.
Atunci:
2−m=14=4⟹m=2−4=−2
Obținem perechea (−2,1).
Cazul 2:3−2n=−1⟹2n=4⟹n=2.
Atunci:
2−m=−14=−4⟹m=2−(−4)=6
Obținem perechea (6,2).
Perechile căutate sunt (−2,1) și (6,2).
(3 puncte)
SUBIECTUL al III-lea (30 de puncte)
1. Analiză Matematică - Calcul Diferențial (5p)
Se consideră funcția f:R→R, f(x)=3x4−4x3−12x2−1.
a) Calculul derivatei (5p)
Arătați că f′(x)=12x(x+1)(x−2), pentru orice x∈R.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Derivarea termen cu termen
f′(x)=(3x4)′−(4x3)′−(12x2)′−(1)′=12x3−12x2−24x
(3 puncte)
Factorizarea expresiei
Dăm factor comun pe 12x:
f′(x)=12x(x2−x−2)
Rădăcinile ecuației x2−x−2=0 sunt x=−1 și x=2, deci:
f′(x)=12x(x+1)(x−2),∀x∈R
(2 puncte)
b) Ecuația tangentei în x=0 (5p)
Determinați ecuația tangentei la graficul funcției f în punctul de abscisă x=0, situat pe graficul funcției f.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Calculul valorilor f(0) și f′(0)
f(0)=3⋅04−4⋅03−12⋅02−1=−1f′(0)=12⋅0⋅(0+1)(0−2)=0
(2 puncte)
Scrierea ecuației tangentei
Ecuația tangentei în punctul (x0,f(x0)) este:
y−f(x0)=f′(x0)(x−x0)
Pentru x0=0:
y−(−1)=0⋅(x−0)⟺y+1=0⟺y=−1
(3 puncte)
c) Demonstrarea inegalității pe (−∞,0] (5p)
Demonstrați că 3x4+5≥4x3+12x2, pentru orice x∈(−∞,0].
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Studiul monotoniei pe intervalul (−∞,0]
Rădăcinile derivatei în intervalul (−∞,0] sunt x=−1 și x=0:
Pentru x∈(−∞,−1], avem x≤0, x+1≤0 și x−2<0⟹f′(x)≤0, deci funcția f este descrescătoare pe (−∞,−1].
Pentru x∈[−1,0], avem x≤0, x+1≥0 și x−2<0⟹f′(x)≥0, deci funcția f este crescătoare pe [−1,0].
(3 puncte)
Deducerea inegalității
Rezultă că x=−1 este punct de minim absolut al funcției f pe intervalul (−∞,0]:
f(x)≥f(−1),∀x∈(−∞,0]
Calculăm f(−1):
f(−1)=3(−1)4−4(−1)3−12(−1)2−1=3+4−12−1=−6
Așadar:
3x4−4x3−12x2−1≥−6⟺3x4+5≥4x3+12x2
pentru orice x∈(−∞,0].
(2 puncte)
2. Analiză Matematică - Calcul Integral (5p)
Se consideră funcția f:R→R, f(x)=x+1+xex.
a) Calcul integrală polinomială (5p)
Arătați că:
∫04(f(x)−xex)dx=12📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Simplificarea integrandului și găsirea primitivei
f(x)−xex=x+1+xex−xex=x+1
Integrala devine:
∫04(x+1)dx=[2x2+x]04
(3 puncte)
Calculul numeric
(242+4)−0=216+4=8+4=12
(2 puncte)
b) Integrare prin părți (5p)
Arătați că:
∫01(f(x)−x−1)dx=1📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Identificarea integrandului și aplicarea metodei integrării prin părți
f(x)−x−1=xex
Integrala este:
∫01xexdx=∫01x(ex)′dx=[xex]01−∫01exdx
(3 puncte)
Evaluarea limitelor de integrare
=(1⋅e1−0)−[ex]01=e−(e1−e0)=e−e+1=1
(2 puncte)
c) Volumul corpului de rotație (5p)
Se consideră funcția g:[0,1]→R, g(x)=f(x)f′(x). Arătați că volumul corpului obținut prin rotația graficului funcției g în jurul axei Ox este egal cu e+2π(e+1).
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
Formula volumului și aplicarea formulei de integrare