Subiect Bac matematică pedagogic, sesiunea specială 2020 (varianta 1) — rezolvat pas cu pas
Toate probele de la pedagogic din 2020 · Toate subiectele Bac pedagogic 2013–2026
Exerciții
Partea I – Subiectul I (30 de puncte)
Fiecare dintre cele șase cerințe valorează 5 puncte.
Exercițiul 1 (5 puncte)
Determinați rația progresiei geometrice , știind că și .
Exercițiul 2 (5 puncte)
Se consideră funcția , . Arătați că .
Exercițiul 3 (5 puncte)
Rezolvați în mulțimea numerelor reale ecuația .
Exercițiul 4 (5 puncte)
Calculați probabilitatea ca, alegând un număr din mulțimea , acesta să fie mai mic sau egal cu media aritmetică a elementelor mulțimii .
Exercițiul 5 (5 puncte)
În reperul cartezian se consideră dreptele și de ecuații , respectiv , unde este număr real. Determinați numărul real , știind că dreptele și sunt perpendiculare.
Exercițiul 6 (5 puncte)
Se consideră triunghiul dreptunghic în și punctul , piciorul bisectoarei unghiului . Știind că , arătați că .
Partea II – Subiectul al II-lea (30 de puncte)
Fiecare dintre cele șase cerințe valorează 5 puncte.
Pe mulțimea numerelor reale se definește legea de compoziție , unde este număr real.
1. (5 puncte) Arătați că, pentru orice număr real , .
2. (5 puncte) Demonstrați că, pentru , legea de compoziție „” este asociativă.
3. (5 puncte) Determinați numărul real pentru care legea de compoziție „” este comutativă.
4. (5 puncte) Arătați că, dacă legea de compoziție „” are element neutru, atunci .
5. (5 puncte) Pentru , determinați numerele reale pentru care .
6. (5 puncte) Pentru , determinați numerele reale pentru care .
Partea III – Subiectul al III-lea (30 de puncte)
Fiecare dintre cele șase cerințe valorează 5 puncte.
Se consideră matricele , și .
1. (5 puncte) Arătați că .
2. (5 puncte) Arătați că .
3. (5 puncte) Se consideră matricea . Demonstrați că suma elementelor matricei este divizibilă cu
4. (5 puncte) Determinați numerele reale pentru care .
5. (5 puncte) Determinați numerele reale și pentru care , unde .
6. (5 puncte) Demonstrați că , pentru orice număr real .
Barem și răspunsuri
Fiecare soluție urmează rândurile foii de evaluare, iar la capătul unui rând stau, îngroșate, punctele lui. Un rând valorează 1, 2 sau 3 puncte, iar rândurile unei cerințe însumează 5 puncte; cele 18 cerințe totalizează 90 de puncte, la care oficiul adaugă 10, pentru 100.
Exercițiul 1. (5 p) — rația unei progresii geometrice.
Într-o progresie geometrică fiecare termen este termenul precedent înmulțit cu rația , deci , și . Cu și se obține Împărțind la rezultă . Funcția primește fiecare valoare cel mult o dată, iar , deci (2 p). Termenii sunt atunci , iar al patrulea este , cum cere enunțul.
Exercițiul 2. (5 p) — două valori egale ale unei funcții de gradul al doilea.
Cele două valori se calculează pe rând. În termenii cu se anulează și rămâne termenul liber: (2 p). În : . Ambele valori sunt , deci (3 p). Pe axa , punctele și au mijlocul în , iar este axa parabolei ; de aceea valorile coincid.
Exercițiul 3. (5 p) — ecuație logaritmică.
Logaritmul este exponentul la care se ridică ca să se obțină , așa că egalitatea spune că , adică Logaritmul există numai pentru , adică . Din rezultă , iar , deci convine; verificare: (2 p).
Exercițiul 4. (5 p) — probabilitate cu media aritmetică.
Un număr se alege dintre elementele mulțimii , care are elemente, așa că sunt cazuri posibile (2 p). Suma elementelor este , deci media aritmetică este . Elementele care nu depășesc sunt , și (numărul nu aparține lui ), deci sunt cazuri favorabile (2 p). Probabilitatea este câtul numărului cazurilor favorabile la numărul cazurilor posibile:
Exercițiul 5. (5 p) — drepte perpendiculare.
Ambele ecuații sunt scrise sub forma , iar coeficientul lui este panta. Pantele sunt deci și (2 p). Pentru două drepte neverticale, perpendicularitatea este echivalentă cu faptul că pantele au produsul . Rezultă , de unde
Exercițiul 6. (5 p) — unghiul , cu un triunghi isoscel și o bisectoare.
Punctul se află pe , deci unghiul este chiar . În triunghiul laturile egale și sunt opuse unghiurilor și , deci aceste unghiuri sunt egale: . Segmentul este bisectoarea unghiului , deci . Așadar Triunghiul este dreptunghic în , deci unghiurile și au suma . Notând , avem și , deci (2 p).
Subiectul al II-lea · cerința 1 (5 p) — lege cu parametru: valoarea pentru o pereche.
În definiția legii se pun și : Produsul este oricare ar fi numărul real , deci , pentru orice real (2 p).
Subiectul al II-lea · cerința 2 (5 p) — lege cu parametru: asociativitatea la .
Pentru legea este . Asociativitatea înseamnă pentru toate numerele reale , , ; membrii se evaluează unul câte unul. În primul, rezultatul lui ocupă locul primului operand al celei de-a doua operații: Pentru celălalt membru, , iar acest rezultat devine al doilea operand: . Membrii coincid pentru toate tripletele reale , deci legea este asociativă (2 p).
Subiectul al II-lea · cerința 3 (5 p) — lege cu parametru: comutativitatea.
Comutativitatea înseamnă pentru toate numerele reale și . Cum , egalitatea cerută este Se reduce și se trec toți termenii în același membru: , adică , deci sau, după înmulțirea cu , . Condiția cuprinde și perechile cu ; pentru și avem , deci rămâne . Așadar (3 p). La legea este într-adevăr comutativă: .
Subiectul al II-lea · cerința 4 (5 p) — lege cu parametru: dacă există element neutru, atunci .
Presupunem că există un element neutru pentru lege, adică și pentru orice real. Prima egalitate, la , dă , adică ; termenul este , deci (2 p). A doua egalitate, tot la , dă , adică . Cum , rezultă și (3 p). Pașii folosesc două egalități particulare, deci ei dovedesc exact implicația din enunț: element neutru . Reciproca nu se cere, dar este adevărată: pentru , și , pentru orice .
Subiectul al II-lea · cerința 5 (5 p) — ecuație cu o compunere repetată, la .
Pentru legea este . Mai întâi ; notând acest număr cu , expresia din enunț este . Prin urmare pentru orice real. Din se obține , deci . Produsul se anulează doar când sau , adică sau (3 p). La ambele valori membrul stâng este .
Subiectul al II-lea · cerința 6 (5 p) — ecuație cu puteri și o lege cu .
Pentru legea este . Primul operand este și al doilea , deci . În ecuația se scade din fiecare membru, iar ea devine Termenul este , iar se scrie . Primii doi termeni au factorul și dau produsul dintre și , iar ultimii doi, , sunt opusul lui ; așadar este factor comun, iar ecuația este Rezultă sau , de unde sau (3 p). Cele două valori, și , sunt pozitive, ca orice putere a lui , deci niciuna nu se respinge.
Subiectul al III-lea · cerința 1 (5 p) — determinantul unei matrice de ordin .
Pentru o matrice determinantul este , adică produsul de pe diagonala principală minus produsul de pe cealaltă: Atunci (2 p).
Subiectul al III-lea · cerința 2 (5 p) — un produs de două matrice egal cu .
Diagonala lui conține numai , iar în rest are , deci , iar are pe diagonală: Fiecare element al produsului este suma produselor dintre linia primului factor și coloana celui de-al doilea: Niciuna dintre cele două matrice nu este , dar produsul lor este.
Subiectul al III-lea · cerința 3 (5 p) — suma elementelor unui produs de matrice și divizibilitatea ei.
Matricea are pe diagonală: . Produsul se calculează tot cu liniile înmulțite cu coloanele: Suma elementelor este , iar . Suma este deci , număr divizibil cu (2 p).
Subiectul al III-lea · cerința 4 (5 p) — determinantul ca expresie în .
Fiecare element al lui se înmulțește cu , iar la rezultat se adaugă element cu element: . Determinantul este pentru orice real. Ecuația are discriminantul , deci , adică sau (2 p).
Subiectul al III-lea · cerința 5 (5 p) — matrice care comută.
Fiecare linie a primului factor se înmulțește cu fiecare coloană a celui de-al doilea: cu și numere reale. Matricele sunt egale dacă au aceleași elemente pe poziții corespunzătoare: , , , iar a patra egalitate, împărțită la , este . Din prima ecuație rezultă , din a doua , iar ultimele două ecuații confirmă aceleași valori: din rezultă , iar din a patra, , rezultă . Deci și (3 p).
Subiectul al III-lea · cerința 6 (5 p) — o inegalitate cu doi determinanți.
Pe diagonala principală se adună, respectiv se scade, numărul , iar elementele rămân: pentru orice număr real . Determinanții se calculează fiecare separat, apoi se adună; : Pătratul nu este negativ, deci , iar pentru orice real, iar valoarea se atinge numai la .
Pentru părinți și profesori
Varianta 1 a probei E. c) de matematică M_pedagogic, din sesiunea specială a Bacalaureatului 2020 (filiera vocațională, profilul pedagogic, specializarea învățător-educatoare), este rezolvată integral mai jos. Lucrarea cuprinde trei subiecte cu câte șase cerințe de 5 puncte, adică 90 de puncte pentru cele 18 cerințe, și se scrie în trei ore. Se acordă 10 puncte din oficiu. Enunțurile urmează textul foii oficiale; rezolvările, avertismentele și întrebările de ghidaj sunt scrise de Matepolis, iar rândurile punctate reproduc împărțirea foii de evaluare.
Ce cuprinde varianta. Subiectul I începe cu rația unei progresii geometrice din și , apoi cere egalitatea pentru , ecuația , o probabilitate în mulțimea , valoarea lui pentru două drepte perpendiculare și un unghi de într-un triunghi dreptunghic cu o bisectoare. Al doilea subiect pornește de la legea , cu parametrul : cerința II.1 are un rezultat valabil pentru orice , cerința II.2 cere asociativitatea la , cerința II.3 află din comutativitate, cerința II.4 pleacă de la existența elementului neutru, iar cerințele II.5 și II.6 sunt ecuații la , respectiv . Al treilea subiect se sprijină pe matricea , alături de și din cadru, și cere determinantul lui , un produs egal cu , suma elementelor lui , ecuația , comutarea cu o matrice și o inegalitate cu doi determinanți.
Locul în programă. Potrivit programei de examen M_pedagogic din OMEN 4430/2014, aplicată începând cu Bacalaureatul din 2015, în clasa a IX-a se învață progresiile, funcția de gradul al doilea și rezolvarea triunghiului dreptunghic; în clasa a X-a, logaritmii, probabilitățile și condiția de perpendicularitate a dreptelor; în clasa a XI-a, legile de compoziție; în clasa a XII-a, matricele și determinanții. Exercițiul 6 folosește și proprietăți ale triunghiului isoscel și ale bisectoarei, care nu apar printre conținuturile programei de liceu, ci se învață în gimnaziu. Pentru rația din itemul 1 se poate relua lecția Progresia geometrică în epurarea apei, tehnologic, iar pentru produsele din cerințele III.2, III.3 și III.5, lecția Bac tehnologic: produsul de matrice, pe exemple.
Capcane, cu cifrele lor.
- Exercițiul 1: de la la sunt trei înmulțiri cu rația, nu patru; cu patru ar rezulta , adică , care nu are nicio rădăcină reală.
- Exercițiul 3: egalitatea nu înseamnă , fiindcă ; argumentul este , pentru că .
- Exercițiul 4: mulțimea are elemente, nu , deoarece lipsesc , și ; cu cazuri posibile s-ar obține , iar probabilitatea corectă este .
- Exercițiul 5: la ambele drepte au panta (taie axa în și în ), deci sunt paralele, nu perpendiculare; la produsul pantelor este , nu .
- Cerința II.2: un singur triplet nu dovedește asociativitatea, care se cere pentru toate tripletele ; pentru legea nu este asociativă, fiindcă , iar .
- Cerința II.3: pentru egalitatea se verifică indiferent de , deci nu oferă nicio informație despre ; pentru se obține , dar .
- Cerința II.5: dacă ecuația se împarte la , se pierde soluția , care verifică ecuația inițială, .
- Cerința II.6: puterea nu este produsul ; la avem , iar .
- Cerința III.2: două matrice diferite de pot avea produsul ; înmulțirea pe poziții ar da , nu .
- Cerința III.4: nu este ; la determinantul este , iar .
- Cerința III.6: suma determinanților nu este determinantul sumei; , pe când la suma celor doi determinanți este .
Despre litere. Exercițiul 1: este progresia dată, iar este rația, notată în rezolvare. Exercițiul 2: este variabila funcției . Exercițiul 3: este necunoscuta. Exercițiul 4: este mulțimea dată. Exercițiul 5: și sunt dreptele date, este numărul căutat, iar și sunt pantele, notate în rezolvare. Exercițiul 6: , , sunt vârfurile triunghiului, este piciorul bisectoarei, iar notează în rezolvare măsura unghiului . Subiectul al II-lea: variabilele și din definiția legii parcurg orice numere reale; este un parametru oarecare la cerința II.1, are valoarea dată la cerințele II.2 și II.5 și la cerința II.6, este necunoscuta de la cerința II.3 și este numărul de arătat la cerința II.4; la cerința II.4, este elementul neutru presupus, notat în rezolvare; la cerința II.5, notează în rezolvare numărul ; la cerința II.6, notează numai în ghidaj, nu și în rezolvarea de mai jos. Subiectul al III-lea: , și sunt matricele date; este definită în cerința III.3, iar în cerința III.5; de la cerința III.4 este necunoscuta acelui item și nu are legătură cu parametrul legii din subiectul al II-lea; și sunt necunoscutele de la cerința III.5, iar la cerința III.6 numărul real este arbitrar.