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. Calcul cu Fracții (5p)
Arătați că:
51⋅(3+31)+34=2
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Calculul parantezei și al produsului
Aducem la același numitor în paranteză:
3+31=39+31=310
Efectuăm înmulțirea:
51⋅310=1510=32
(3 puncte)
-
Finalizarea adunării
32+34=32+4=36=2
(2 puncte)
2. Funcție Liniară (5p)
Se consideră funcția f:R→R, f(x)=2x−3. Determinați numărul real a pentru care f(a)−f(4)=4.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Calculul valorilor funcției
- f(4)=2⋅4−3=8−3=5
- f(a)=2a−3
(3 puncte)
-
Rezolvarea ecuației
Relația f(a)−f(4)=4 devine:
(2a−3)−5=4⟺2a−8=4⟺2a=12⟺a=6
(2 puncte)
3. Ecuație Exponențială (5p)
Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația:
21−x=23+x
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Egalarea exponenților
Deoarece baza puterilor este 2>0,2=1, funcția exponențială este injectivă:
1−x=3+x
(3 puncte)
-
Aflarea soluției
x+x=1−3⟺2x=−2⟺x=−1
(2 puncte)
4. Calcul Procentual (5p)
După o scumpire cu 20%, un obiect costă 48 de lei. Determinați prețul obiectului înainte de scumpire.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Formularea ecuației
Fie x prețul inițial al obiectului. După scumpirea cu 20%:
x+10020x=48⟺100120x=48⟺56x=48
(3 puncte)
-
Calculul prețului inițial
x=648⋅5=8⋅5=40 lei
(2 puncte)
5. Geometrie Analitică (5p)
În reperul cartezian xOy se consideră punctele A(2,5) și B(6,8). Arătați că OB=2AB.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Calculul distanței OB
Originea este O(0,0). Lungimea segmentului OB este:
OB=(6−0)2+(8−0)2=36+64=100=10
(2 puncte)
-
Calculul distanței AB și verificarea egalității
Lungimea segmentului AB este:
AB=(6−2)2+(8−5)2=42+32=16+9=25=5
Așadar:
2AB=2⋅5=10=OB
ceea ce demonstrează egalitatea OB=2AB.
(3 puncte)
6. Geometrie și Trigonometrie (5p)
Se consideră triunghiul ABC, dreptunghic în A, cu AB=4 și BC=6. Arătați că aria triunghiului ABC este egală cu 45.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Aflarea catetei AC prin teorema lui Pitagora
În triunghiul dreptunghic ABC (∢A=90∘):
AC=BC2−AB2=62−42=36−16=20=25
(3 puncte)
-
Calculul ariei
A△ABC=2AB⋅AC=24⋅25=45
(2 puncte)
SUBIECTUL al II-lea (30 de puncte)
1. Matrice (5p)
Se consideră matricea:
A(a)=(13a−3a−13a−2)
unde a este număr real.
a) Determinantul matricei A(2) (5p)
Arătați că det(A(2))=1.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Scrierea matricei A(2)
Pentru a=2:
A(2)=(13⋅2−32−13⋅2−2)=(1314)
Determinantul este:
det(A(2))=1314=1⋅4−1⋅3
(3 puncte)
-
Calculul numeric
det(A(2))=4−3=1
(2 puncte)
b) Relație liniară de matrice (5p)
Arătați că 2A(2)+A(5)=3A(3).
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Calculul membrului stâng
Avem:
A(2)=(1314)⟹2A(2)=(2628)
Pentru a=5:
A(5)=(112413)
Însumând:
2A(2)+A(5)=(2+16+122+48+13)=(318621)
(3 puncte)
-
Calculul membrului drept și concluzia
Pentru a=3:
A(3)=(1627)⟹3A(3)=3(1627)=(318621)
Deoarece membrii sunt identici, egalitatea este demonstrată.
(2 puncte)
c) Ecuație matriceală (5p)
Determinați matricea X∈M2(R) pentru care 2X⋅A(2)−A(2)=A(6).
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Izolarea termenului cu X și inversabilitatea matricei A(2)
Ecuația este:
2X⋅A(2)=A(6)+A(2)
Deoarece det(A(2))=1=0, matricea A(2) este inversabilă:
(A(2))−1=11(4−3−11)=(4−3−11)
Așadar:
2X=(A(6)+A(2))⋅(A(2))−1⟹X=21(A(6)+A(2))⋅(A(2))−1
(2 puncte)
-
Efectuarea operațiilor matriceale
Determinăm A(6):
A(6)=(115516)
Suma este:
A(6)+A(2)=(1+115+35+116+4)=(218620)
Înmulțim cu (A(2))−1:
(218620)(4−3−11)=(2⋅4+6⋅(−3)18⋅4+20⋅(−3)2⋅(−1)+6⋅118⋅(−1)+20⋅1)=(−101242)
Împărțind la scalarul 2:
X=21(−101242)=(−5621)
(3 puncte)
2. Polinoame (5p)
Se consideră polinomul f=X3−3X2−2X+m, unde m este număr real.
a) Verificare pentru m=9 (5p)
Pentru m=9, arătați că f(−1)=7.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Scrierea polinomului și evaluarea în −1
Pentru m=9, polinomul devine f=X3−3X2−2X+9.
f(−1)=(−1)3−3(−1)2−2(−1)+9
(3 puncte)
-
Calculul numeric
f(−1)=−1−3+2+9=7
(2 puncte)
b) Rădăcină dată (5p)
Determinați numărul real m pentru care 2 este rădăcină a polinomului f.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Condiția de rădăcină
Numărul 2 este rădăcină a lui f dacă și numai dacă f(2)=0:
f(2)=23−3⋅22−2⋅2+m=8−12−4+m=−8+m
(3 puncte)
-
Aflarea parametrului m
−8+m=0⟺m=8
(2 puncte)
c) Rădăcinile polinomului cunoscând restul împărțirii (5p)
Știind că restul împărțirii polinomului f la polinomul g=X−4 este egal cu 14, determinați rădăcinile polinomului f.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Aflarea parametrului m din teorema restului
Restul împărțirii lui f la g=X−4 este R=f(4):
f(4)=43−3⋅42−2⋅4+m=64−48−8+m=8+m
Cum restul este 14:
8+m=14⟺m=6
(2 puncte)
-
Factorizarea polinomului și aflarea rădăcinilor
Pentru m=6, polinomul este:
f=X3−3X2−2X+6
Grupăm termenii:
f=X2(X−3)−2(X−3)=(X−3)(X2−2)
Rădăcinile ecuației f(x)=0 sunt:
- x−3=0⟹x1=3
- x2−2=0⟹x2=−2,x3=2
(3 puncte)
SUBIECTUL al III-lea (30 de puncte)
1. Analiză Matematică - Calcul Diferențial (5p)
Se consideră funcția f:(−3,+∞)→R, f(x)=x+3x2−5.
a) Calculul derivatei (5p)
Arătați că f′(x)=(x+3)2x2+6x+5, pentru orice x∈(−3,+∞).
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Aplicarea formulei derivatei câtului
f′(x)=(x+3)2(x2−5)′(x+3)−(x2−5)(x+3)′
=(x+3)22x(x+3)−(x2−5)⋅1
(2 puncte)
-
Desfacerea parantezelor
=(x+3)22x2+6x−x2+5=(x+3)2x2+6x+5,∀x∈(−3,+∞)
(3 puncte)
b) Ecuația tangentei în x=−1 (5p)
Determinați ecuația tangentei la graficul funcției f în punctul de abscisă x=−1, situat pe graficul funcției f.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Calculul valorilor f(−1) și f′(−1)
- f(−1)=−1+3(−1)2−5=21−5=2−4=−2
- f′(−1)=(−1+3)2(−1)2+6(−1)+5=221−6+5=40=0
(2 puncte)
-
Scrierea ecuației tangentei
Ecuația este:
y−f(−1)=f′(−1)(x−(−1))⟺y−(−2)=0⋅(x+1)⟺y+2=0⟺y=−2
(3 puncte)
c) Asimptota oblică spre +∞ (5p)
Determinați ecuația asimptotei oblice la graficul funcției f spre +∞.
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Calculul pantei m
m=x→+∞limxf(x)=x→+∞limx(x+3)x2−5=x→+∞limx2(1+x3)x2(1−x25)=1
(2 puncte)
-
Calculul ordonatei la origine n și concluzia
n=x→+∞lim(f(x)−mx)=x→+∞lim(x+3x2−5−x)
Aducem la numitor comun:
=x→+∞limx+3x2−5−x(x+3)=x→+∞limx+3−3x−5=x→+∞limx(1+x3)x(−3−x5)=−3
Dreapta de ecuație y=x−3 este asimptotă oblică spre +∞ la graficul funcției f.
(3 puncte)
2. Analiză Matematică - Calcul Integral (5p)
Se consideră funcția f:(−2,+∞)→R, f(x)=x+2ex.
a) Calcul integrală simplă (5p)
Arătați că:
∫01(x+2)⋅f(x)dx=e−1
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Simplificarea integrandului
(x+2)⋅f(x)=(x+2)⋅x+2ex=ex
Integrala devine:
∫01exdx=[ex]01
(3 puncte)
-
Evaluarea numerică
[ex]01=e1−e0=e−1
(2 puncte)
b) Calcul integrală logaritmică (5p)
Arătați că:
∫06exf(x)dx=2ln2
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Determinarea primitivei
exf(x)=exx+2ex=x+21
Integrala este:
∫06x+21dx=[ln(x+2)]06
(3 puncte)
-
Calculul numeric cu proprietățile logaritmilor
=ln(6+2)−ln(0+2)=ln8−ln2=ln(28)=ln4=ln(22)=2ln2
(2 puncte)
c) Integrare prin părți și determinarea parametrului (5p)
Determinați numărul real a pentru care:
∫01(a−f(x)1)dx=e4
📐 Rezolvare Pas cu Pas & Barem Oficial
Arată Rezolvarea Pas cu Pas
Barem și Etape de Calcul:
-
Desfacerea integralei și aplicarea metodei integrării prin părți
Expresia inversă este:
f(x)1=exx+2=(x+2)e−x
Avem:
∫01(a−f(x)1)dx=∫01adx−∫01(x+2)e−xdx=[ax]01−∫01(x+2)e−xdx
Calculăm integrala ∫01(x+2)e−xdx prin părți, observând că e−x=(−e−x)′:
∫01(x+2)(−e−x)′dx=[−(x+2)e−x]01−∫01(x+2)′(−e−x)dx
=(−3e−1−(−2e0))+∫01e−xdx=−e3+2+[−e−x]01
=2−e3+(−e−1−(−e0))=2−e3−e1+1=3−e4
Deci:
∫01(a−f(x)1)dx=a−(3−e4)=a−3+e4
(3 puncte)
-
Aflarea parametrului a
Egalând cu valoarea din enunț:
a−3+e4=e4⟺a−3=0⟺a=3
(2 puncte)