Subiect și barem BAC 2021 Matematică M1 (mate-info)
2021
Model oficial
Rezolvare explicată

Rezolvare BAC 2021 Matematică M1 (mate-info) — Model oficial

Rezolvarea completă a modelului de subiect pentru Bacalaureat 2021 la Matematică M_mate-info. Pentru fiecare cerință găsești enunțul pe scurt, rezolvarea pas cu pas, răspunsul final și cum se punctează conform baremului oficial. Timp de lucru la examen: 3 ore; se acordă 10 puncte din oficiu.

Cum să folosești rezolvarea: lucrează întâi singur subiectul (deschide PDF-ul de mai sus), apoi compară fiecare pas. Dacă ai ajuns la alt drum corect, primești tot punctajul — baremul acceptă orice soluție corectă.

Subiectul I (30 de puncte)

1. N=log⁡26−2log⁡23+log⁡224N = \log_26 - 2\log_23 + \log_224 este natural

N=log⁡26−log⁡29+log⁡224=log⁡26⋅249=log⁡216=4∈N.N = \log_26 - \log_29 + \log_224 = \log_2\frac{6\cdot24}{9} = \log_216 = 4 \in \mathbb N.

Barem: 3p + 2p.

2. Dreapta y=2y = 2 intersectează graficul lui f(x)=x2−x+2f(x) = x^2 - x + 2 în două puncte distincte

f(x)=2  ⟺  x2−x=0  ⟺  x(x−1)=0  ⟺  x∈{0,1}.f(x) = 2 \iff x^2 - x = 0 \iff x(x - 1) = 0 \iff x \in \{0, 1\}.

Ecuația are două soluții reale distincte, deci intersecția are două puncte: (0,2)(0,2) și (1,2)(1,2). ■\blacksquare Barem: 2p + 3p.

3. Ecuația x2−5=3x−1\sqrt{x^2 - 5} = \sqrt{3x - 1}

Ridicăm la pătrat: x2−5=3x−1  ⟺  x2−3x−4=0  ⟺  x∈{−1,4}x^2 - 5 = 3x - 1 \iff x^2 - 3x - 4 = 0 \iff x \in \{-1, 4\}.

Verificare: x=−1x = -1 dă −4\sqrt{-4} — nu convine; x=4x = 4 dă 11=11\sqrt{11} = \sqrt{11} — convine.

Răspuns: x=4x = 4. Barem: 2p + 3p.

4. Câte elemente are AA, dacă are exact 15 submulțimi cu două elemente?

Cn2=n(n−1)2=15  ⟺  n2−n−30=0  ⟺  n=6 (n≥2).C_n^2 = \frac{n(n-1)}{2} = 15 \iff n^2 - n - 30 = 0 \iff n = 6\ (n \ge 2).

Răspuns: 6 elemente. Barem: 2p + 3p.

5. M,N,PM, N, P mijloacele lui BCBC, BMBM, CMCM; AM→+AN→+AP→=32(AB→+AC→)\overrightarrow{AM} + \overrightarrow{AN} + \overrightarrow{AP} = \frac32\left(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}\right)

MM mijlocul lui BCBC: AM→=12(AB→+AC→)\overrightarrow{AM} = \frac12\left(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}\right). Cum BN=NM=MP=PCBN = NM = MP = PC, MM este și mijlocul lui NPNP, deci AN→+AP→=2AM→\overrightarrow{AN} + \overrightarrow{AP} = 2\overrightarrow{AM}.

AM→+AN→+AP→=3AM→=32(AB→+AC→). ■\overrightarrow{AM} + \overrightarrow{AN} + \overrightarrow{AP} = 3\overrightarrow{AM} = \frac32\left(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}\right).\ \blacksquare

Barem: 2p + 3p.

6. x∈(0,π)x \in (0,\pi) cu sin⁡2x+2sin⁡2x=0\sin2x + 2\sin^2x = 0

2sin⁡xcos⁡x+2sin⁡2x=0  ⟺  2sin⁡x(cos⁡x+sin⁡x)=0.2\sin x\cos x + 2\sin^2x = 0 \iff 2\sin x(\cos x + \sin x) = 0.

Pe (0,π)(0,\pi), sin⁡x≠0\sin x \ne 0, deci sin⁡x=−cos⁡x  ⟺  tg⁡x=−1  ⟺  x=3π4\sin x = -\cos x \iff \operatorname{tg}x = -1 \iff x = \frac{3\pi}{4}.

Răspuns: x=3π4x = \dfrac{3\pi}{4}. Barem: 2p + 3p.

Subiectul al II-lea (30 de puncte)

1. A(a,b,c)=(111abcbcacab)A(a,b,c) = \begin{pmatrix}1&1&1\\a&b&c\\bc&ac&ab\end{pmatrix}

a) det⁡A(0,1,2)=2\det A(0,1,2) = 2

det⁡(111012200)=0+4+0−2−0−0=2.\det\begin{pmatrix}1&1&1\\0&1&2\\2&0&0\end{pmatrix} = 0 + 4 + 0 - 2 - 0 - 0 = 2.

Barem: 2p + 3p.

b) det⁡A(a,b,c)=(b−a)(c−a)(c−b)\det A(a,b,c) = (b - a)(c - a)(c - b)

Scădem coloana 1 din coloanele 2 și 3:

det⁡A=∣100ab−ac−abcc(a−b)b(a−c)∣=(b−a)(c−a)∣11−c−b∣=(b−a)(c−a)(c−b).\det A = \begin{vmatrix}1&0&0\\a&b - a&c - a\\bc&c(a - b)&b(a - c)\end{vmatrix} = (b - a)(c - a)\begin{vmatrix}1 & 1\\ -c & -b\end{vmatrix} = (b - a)(c - a)(c - b).

Barem: 2p + 3p.

c) Dacă m<n<pm < n < p naturale și det⁡A(m,n,p)\det A(m,n,p) este prim, atunci m,n,pm, n, p sunt în progresie aritmetică

det⁡A(m,n,p)=(n−m)(p−m)(p−n)\det A(m,n,p) = (n - m)(p - m)(p - n), produs de trei numere naturale nenule, cu p−m=(p−n)+(n−m)≥2p - m = (p - n) + (n - m) \ge 2.

Ca produsul să fie prim, doi factori trebuie să fie 11; cum p−m≥2p - m \ge 2, rezultă n−m=1n - m = 1 și p−n=1p - n = 1 (și atunci det⁡=2\det = 2, prim). Deci n−m=p−nn - m = p - n: m,n,pm, n, p sunt termeni consecutivi ai unei progresii aritmetice. ■\blacksquare Barem: 3p + 2p.

2. f=X4+aX3+2^X+b∈Z3[X]f = X^4 + aX^3 + \hat2X + b \in \mathbb Z_3[X]

a) a=1^a = \hat1, b=2^b = \hat2: f(0^)+f(2^)=2^f(\hat0) + f(\hat2) = \hat2

f=X4+X3+2^X+2^f = X^4 + X^3 + \hat2X + \hat2. f(0^)=2^f(\hat0) = \hat2; f(2^)=16+8+4+2=30=0^f(\hat2) = 16 + 8 + 4 + 2 = 30 = \hat0 în Z3\mathbb Z_3.

f(0^)+f(2^)=2^+0^=2^.f(\hat0) + f(\hat2) = \hat2 + \hat0 = \hat2.

Barem: 3p + 2p.

b) Perechile (a,b)(a,b) cu ff divizibil cu X+2^X + \hat2

X+2^=X−1^X + \hat2 = X - \hat1, deci ff divizibil   ⟺  f(1^)=0^\iff f(\hat1) = \hat0:

1^+a+2^+b=0^  ⟺  a+b=0^.\hat1 + a + \hat2 + b = \hat0 \iff a + b = \hat0.

Răspuns: (0^,0^)(\hat0,\hat0), (1^,2^)(\hat1,\hat2), (2^,1^)(\hat2,\hat1). Barem: 3p + 2p.

c) Pentru orice a,ba, b, există x≠yx \ne y cu f(x)=f(y)f(x) = f(y)

f(0^)=bf(\hat0) = b, f(1^)=1^+a+2^+b=a+bf(\hat1) = \hat1 + a + \hat2 + b = a + b, f(2^)=1^+2^a+1^+b=2^+2^a+bf(\hat2) = \hat1 + \hat2a + \hat1 + b = \hat2 + \hat2a + b. Suma:

f(0^)+f(1^)+f(2^)=3^a+3^b+2^=2^.f(\hat0) + f(\hat1) + f(\hat2) = \hat3a + \hat3b + \hat2 = \hat2.

Dacă valorile ar fi distincte două câte două, ar fi exact 0^,1^,2^\hat0, \hat1, \hat2 (în altă ordine), cu suma 3^=0^≠2^\hat3 = \hat0 \ne \hat2 — contradicție. Deci două valori coincid. ■\blacksquare Barem: 3p + 2p.

Subiectul al III-lea (30 de puncte)

1. f(x)=xexex+2f(x) = \dfrac{xe^x}{e^x + 2}

a) f′(x)=ex(ex+2x+2)(ex+2)2f'(x) = \dfrac{e^x(e^x + 2x + 2)}{(e^x + 2)^2}

f′(x)=(ex+xex)(ex+2)−xex⋅ex(ex+2)2=e2x+2ex+2xex(ex+2)2=ex(ex+2x+2)(ex+2)2.f'(x) = \frac{(e^x + xe^x)(e^x + 2) - xe^x\cdot e^x}{(e^x+2)^2} = \frac{e^{2x} + 2e^x + 2xe^x}{(e^x+2)^2} = \frac{e^x(e^x + 2x + 2)}{(e^x+2)^2}.

Barem: 3p + 2p.

b) y=xy = x este asimptotă oblică spre +∞+\infty

m=lim⁡x→∞f(x)x=lim⁡x→∞exex+2=1,n=lim⁡x→∞(f(x)−x)=lim⁡x→∞−2xex+2=0.m = \lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x} = \lim_{x\to\infty}\frac{e^x}{e^x + 2} = 1,\qquad n = \lim_{x\to\infty}(f(x) - x) = \lim_{x\to\infty}\frac{-2x}{e^x + 2} = 0.

Deci y=xy = x este asimptotă oblică spre +∞+\infty. ■\blacksquare Barem: 2p + 3p.

c) ff are un unic punct de extrem

Semnul lui f′f' este semnul lui g(x)=ex+2x+2g(x) = e^x + 2x + 2. gg este strict crescătoare și continuă, cu lim⁡x→−∞g=−∞\lim\limits_{x\to-\infty}g = -\infty, lim⁡x→∞g=+∞\lim\limits_{x\to\infty}g = +\infty, deci există un unic cc cu g(c)=0g(c) = 0; g<0g < 0 pe (−∞,c)(-\infty, c) și g>0g > 0 pe (c,∞)(c, \infty).

Așadar ff e strict descrescătoare pe (−∞,c](-\infty, c] și strict crescătoare pe [c,∞)[c,\infty): cc este unicul punct de extrem (minim). ■\blacksquare Barem: 3p + 2p.

2. f(x)=2(x+3)x2+4x+5f(x) = \dfrac{2(x + 3)}{\sqrt{x^2 + 4x + 5}}

a) ∫01f(x)x2+4x+5 dx=7\displaystyle\int_0^1 f(x)\sqrt{x^2 + 4x + 5}\,dx = 7

∫012(x+3)dx=(x2+6x)∣01=7.\int_0^1 2(x + 3)dx = (x^2 + 6x)\Big|_0^1 = 7.

Barem: 3p + 2p.

b) ∫01(f2(x)−4)dx=4ln⁡2\displaystyle\int_0^1\left(f^2(x) - 4\right)dx = 4\ln2

f2(x)−4=4(x+3)2−4(x2+4x+5)x2+4x+5=4(2x+4)x2+4x+5=4⋅(x2+4x+5)′x2+4x+5.f^2(x) - 4 = \frac{4(x+3)^2 - 4(x^2 + 4x + 5)}{x^2 + 4x + 5} = \frac{4(2x + 4)}{x^2 + 4x + 5} = 4\cdot\frac{(x^2 + 4x + 5)'}{x^2 + 4x + 5}.

∫01(f2−4)dx=4ln⁡(x2+4x+5)∣01=4ln⁡105=4ln⁡2.\int_0^1\left(f^2 - 4\right)dx = 4\ln(x^2 + 4x + 5)\Big|_0^1 = 4\ln\frac{10}{5} = 4\ln2.

Barem: 2p + 3p.

c) 0≤a<b0 \le a < b, In=∫abfn(x)dxI_n = \displaystyle\int_a^bf^n(x)dx; lim⁡In=+∞\lim I_n = +\infty

Din b), f2(x)−4=4(2x+4)x2+4x+5>0f^2(x) - 4 = \frac{4(2x+4)}{x^2+4x+5} > 0 pentru x≥0x \ge 0, iar f(x)>0f(x) > 0 pentru x≥0x \ge 0; deci f(x)>2f(x) > 2 și fn(x)≥2nf^n(x) \ge 2^n pe [a,b][a, b].

In≥∫ab2ndx=2n(b−a)→n→∞+∞,I_n \ge \int_a^b2^ndx = 2^n(b - a) \xrightarrow[n\to\infty]{} +\infty,

deci lim⁡n→∞In=+∞\lim\limits_{n\to\infty}I_n = +\infty. ■\blacksquare Barem: 2p + 3p.

Rezumatul răspunsurilor

CerințăRăspuns
I.1N=4N = 4
I.3x=4x = 4
I.46 elemente
I.6x=3π4x = \frac{3\pi}{4}
II.1.b(b−a)(c−a)(c−b)(b-a)(c-a)(c-b)
II.2.b(0^,0^),(1^,2^),(2^,1^)(\hat0,\hat0), (\hat1,\hat2), (\hat2,\hat1)
III.1.by=xy = x

Ce merită reținut din model

  • Determinant de tip Vandermonde: scade coloanele și scoate factori comuni.
  • În Z3\mathbb Z_3, suma 0^+1^+2^=0^\hat0 + \hat1 + \hat2 = \hat0 — argument tipic de „principiul cutiei”.
  • Limite de ∫fn\int f^n: dacă f≥q>1f \ge q > 1, integrala tinde la +∞+\infty; dacă 0≤f≤q<10 \le f \le q < 1, tinde la 00.

Alte subiecte Matematică M1 (mate-info) rezolvate

Reclamă