Test tehnologic: inversa, ecuații matriceale, sisteme
Exerciții
Partea I – Rutină (30 de puncte)
Fiecare exercițiu din această parte valorează 5 puncte.
Exercițiul 1 (5 puncte)
Care dintre matricele de mai jos este inversabilă?
Variantele: a) „”; b) „”; c) „”; d) „”.
Exercițiul 2 (5 puncte)
Rezolvă ecuația matriceală , unde este o matrice cu două linii și o coloană.
Exercițiul 3 (5 puncte)
Se consideră ecuația . Care dintre tripletele de mai jos este soluția ei?
Variantele: a) „”; b) „”; c) „”; d) „”.
Exercițiul 4 (5 puncte)
Calculează inversa matricei .
Exercițiul 5 (5 puncte)
Rezolvă cu metoda lui Cramer sistemul , .
Exercițiul 6 (5 puncte)
Un teren are forma unui triunghi cu vârfurile , și , cu coordonatele în metri. Calculează aria terenului, în m², cu un determinant.
Partea a II-a – Situații din meserii (30 de puncte)
Fiecare subpunct din această parte valorează 5 puncte.
Exercițiul 7 (10 puncte)
Într-un salon de coafură, un client poate cere tuns (T), vopsit (V) sau coafat (C). Matricea dă timpul în minute, cu operațiile pe linii (spălare, tratament, uscare) și serviciile pe coloane (T, V, C): de exemplu, un tuns cere 9 minute la spălare, 5 la tratament și 12 la uscare.
a) (5 puncte) Calculează , cele nouă complemente algebrice ale elementelor lui și inversa .
b) (5 puncte) Într-o zi, salonul a lucrat 124 de minute la spălare, 71 de minute la tratament și 164 de minute la uscare. Cu ajutorul lui , află câți clienți a avut la fiecare serviciu.
Exercițiul 8 (10 puncte)
Pe un teren în pantă, o linie electrică aeriană are trei stâlpi: , și , unde prima coordonată este distanța pe orizontală, în metri, iar a doua este înălțimea la care sunt fixate cablurile, în metri față de un reper. Cablul trebuie să fie drept, deci cei trei stâlpi trebuie să fie coliniari.
a) (5 puncte) Scrie condiția de coliniaritate cu un determinant și află .
b) (5 puncte) Scrie cu un determinant ecuația dreptei și află la ce înălțime se fixează cablul la un al patrulea stâlp, aflat la 130 m pe orizontală.
Exercițiul 9 (10 puncte)
O fermă de porci pregătește un amestec din șrot de soia ( kg), orz ( kg) și porumb ( kg). Fișa de rație cere trei totaluri, în unități nutritive: (proteină), (energie) și (minerale).
a) (5 puncte) Calculează determinantul al sistemului.
b) (5 puncte) Calculează și află, cu metoda lui Cramer, cantitatea de porumb.
Partea a III-a – Pe model de examen (30 de puncte)
Fiecare subpunct din această parte valorează 5 puncte.
Exercițiul 10 (15 puncte)
(Item tip Bacalaureat M3.) Se consideră matricele , , și , unde este număr real.
a) (5 puncte) Determinați valorile reale ale lui pentru care matricea este inversabilă.
b) (5 puncte) Demonstrați că matricea este inversa matricei .
c) (5 puncte) Determinați matricea pentru care .
Exercițiul 11 (15 puncte)
(Item tip Bacalaureat M3.) Se consideră matricea .
a) (5 puncte) Determinați inversa matricei .
b) (5 puncte) Rezolvați ecuația matriceală , unde .
c) (5 puncte) Determinați numerele reale , , pentru care .
Barem și răspunsuri
Fiecare rezolvare din barem este scrisă pe pași, cu punctele fiecărui pas între paranteze, iar rezultatele finale sunt îngroșate. O altă rezolvare corectă are același punctaj. La Partea a III-a, un rezultat fără drumul spre el nu ia punctajul subpunctului.
Exercițiul 1.
O matrice de ordin 2 este inversabilă dacă determinantul ei este diferit de 0 (1 p). Determinanții sunt la , la , la și la (3 p). Singura matrice cu determinantul nenul este cea de la , deci răspunsul este (1 p). Verificare: la , și liniile sunt proporționale (, , ), iar la nu ().
Exercițiul 2.
Determinantul matricei este , deci este inversabilă și (1 p). Inversa este (2 p). Atunci (2 p). Verificare: și , deci ambele linii ale ecuației sunt verificate.
Exercițiul 3.
Ecuația înseamnă sistemul , , (1 p). Un triplet este soluție numai dacă verifică toate cele trei ecuații (1 p). Tripletul verifică primele două ( și ), dar nu și a treia (); verifică prima () și a treia (), dar nu și a doua (); verifică numai prima (), iar la a doua (2 p). Tripletul verifică toate trei: , și , deci răspunsul este (1 p). Verificare: prima ecuație este verificată de toate cele patru variante, deci nu ajunge să o verifici doar pe ea.
Exercițiul 4.
Determinantul este , deci inversa există (1 p). Se schimbă între ele elementele diagonalei principale, se schimbă semnul celor de pe diagonala secundară și se împarte la determinant (2 p): (2 p). Verificare: are primul element și elementul din colțul de sus, din dreapta, ; cine uită împărțirea la 2 obține cu diagonala 2, nu 1.
Exercițiul 5.
Determinantul sistemului este (1 p). În se înlocuiește coloana lui cu termenii liberi: , iar în coloana lui : (2 p). Atunci și (2 p). Verificare: și .
Exercițiul 6.
Aria este , cu (1 p). Pe diagonalele principale produsele sunt , și , iar pe cele secundare , și (2 p). Rezultă și aria m² (2 p). Verificare: din vârfurile sunt luate în sens trigonometric; cu vârfurile în altă ordine, ar schimba semnul, iar aria ar rămâne aceeași.
Exercițiul 7.
a) (5 p) , deci este inversabilă (1 p). Complementele algebrice sunt , , , , , , , și (2 p). Inversa este ori transpusa matricei complementelor: (2 p).
b) (5 p) Dacă salonul a avut clienți la tuns, la vopsit și la coafat, atunci , deci (1 p). Calculând pe linii, , și (4 p). Verificare: la spălare sunt minute, la tratament minute, iar la uscare minute.
Exercițiul 8.
a) (5 p) Stâlpii sunt coliniari dacă (1 p). Produsele cu plus dau , iar cele cu minus , deci determinantul este (2 p). Din rezultă m (2 p).
b) (5 p) Un punct se află pe dreapta dacă (1 p). Produsele cu plus dau , iar cele cu minus , deci , adică, după împărțirea la , (2 p). Pentru rezultă , deci cablul se fixează la m (2 p). Verificare: pantele sunt egale, , iar la înălțimea confirmă rezultatul.
Exercițiul 9.
a) (5 p) (1 p). Pe diagonalele principale, produsele sunt , și , cu suma (2 p); pe cele secundare, , și , cu suma , deci (2 p).
b) (5 p) În coloana a treia se înlocuiește cu termenii liberi: (1 p). Diagonalele principale dau , iar cele secundare , deci (2 p). Cum , kg de porumb (2 p). Verificare: pentru kg și kg, prima ecuație dă .
Exercițiul 10.
a) (5 p) (2 p). Matricea este inversabilă dacă ; ecuația are și rădăcinile , adică și , deci este inversabilă pentru (3 p).
b) (5 p) (2 p). Analog, , deci este inversa lui (3 p).
c) (5 p) este inversabilă, iar din , înmulțind la dreapta cu , rezultă (3 p). Efectuând calculele, (2 p). Verificare: și , ca în ; cine pune inversa în stânga obține , care nu verifică ecuația.
Exercițiul 11.
a) (5 p) Pe diagonalele principale produsele sunt , și , cu suma ; pe cele secundare, , și , cu suma , deci și este inversabilă (2 p). Complementele algebrice sunt , , , , , , , și ; transpusa lor, împărțită la , dă (3 p).
b) (5 p) Ecuația înseamnă sistemul , , , iar cu inversa de la a) (2 p). Atunci , și (3 p). Verificare: , și .
c) (5 p) Matricea sistemului este aceeași, deci inversa de la a) se folosește din nou: (2 p). Rezultă , și (3 p). Verificare: , și .
Pentru părinți și profesori
Testul se sprijină pe șase lecții ale clasei a XI-a, filiera tehnologică: două despre inversa unei matrice („Inversa 2×2: formula pe scurt, liceu tehnologic” și „Inversa 3×3 în patru pași, la tehnologic”), una despre ecuațiile matriceale („Ecuații matriceale: pe ce parte, pentru tehnologic”), una despre scrierea unui sistem sub forma („Forma matriceală: dozarea aditivilor, tehnologic”), una despre metoda lui Cramer („Cramer pas cu pas: sisteme 3×3 la tehnologic”) și una despre aria unui triunghi calculată cu un determinant („Aria triunghiului din coordonate, tehnologic”). Sumele, produsele și determinanții au fost verificați de testul anterior, iar limitele rămân în sarcina unui test separat.
- Punctaj: 90 de puncte din exerciții și 10 puncte din oficiu, deci cel mult 100 de puncte.
- Timp: 50 de minute.
- Cum se aplică: elevul rezolvă singur, pe foaie, fără calculator; numerele sunt alese ca să iasă exact. Partea a III-a cere calculul scris pe pași: un rezultat corect, dar fără drum până la el, nu primește punctele subpunctului. Ghidajul descompune fiecare exercițiu în întrebări scurte, cu variante sau cu un număr de aflat, iar fiecare variantă greșită arată ce s-a greșit; îl folosești când un exercițiu nu iese.
- Între 90 și 100 de puncte: ai stăpânit unitatea și poți trece la testul următor.
- Între 75 și 89 de puncte: refă, cu ghidajul, exercițiile pierdute.
- Între 60 și 74 de puncte: recitește lecțiile din tabelul de mai jos pentru exercițiile cu mai puțin de jumătate dintre puncte; testul se repetă peste o săptămână.
- Sub 60 de puncte: parcurge din nou cele șase lecții, în ordinea lor, și lucrează testul cu ghidajul pornit de la început.
- Formule de reținut: pentru , iar ; , unde este transpusa matricei complementelor algebrice , pentru o matrice de ordin 3 cu ; din rezultă , iar din rezultă , cu factorii în ordinea scrisă; un sistem cu trei ecuații și trei necunoscute se scrie , cu o linie pentru fiecare ecuație, o coloană pentru fiecare necunoscută și coeficientul 0 pentru necunoscuta absentă; în metoda lui Cramer, dă , , , iar în se schimbă numai coloana lui ; aria triunghiului este , unde este determinantul cu liniile / / , iar punctele sunt coliniare dacă .
| Exercițiile | Ce verifică | Lecția de reluat dacă ies prost |
|---|---|---|
| 1, 4 | inversabilitatea și inversa unei matrice de ordin 2 | Inversa 2×2: formula pe scurt, liceu tehnologic |
| 7 | inversa unei matrice de ordin 3 | Inversa 3×3 în patru pași, la tehnologic |
| 2, 10 | ecuațiile matriceale și , cu inversa pe partea potrivită | Ecuații matriceale: pe ce parte, pentru tehnologic (pentru 10, și lecția despre inversa 2×2) |
| 3, 11 | forma matriceală a sistemului | Forma matriceală: dozarea aditivilor, tehnologic (pentru 11, și lecția despre inversa 3×3) |
| 5, 9 | metoda lui Cramer | Cramer pas cu pas: sisteme 3×3 la tehnologic |
| 6, 8 | aria triunghiului și coliniaritatea, cu determinantul | Aria triunghiului din coordonate, tehnologic |
Exercițiile 10 și 11 sunt marcate „tip Bacalaureat M3”: ele au forma problemei 1 din Subiectul al II-lea (trei cerințe pe aceleași matrice), dar cu alte matrice și alte numere decât în probele oficiale.
Programa și examenul. Testul urmează programa de examen pentru Bacalaureatul M3 (M_tehnologic) din 2027–2029 (OMEN 4430/2014, Anexa 2), aceeași pentru profilurile tehnic, resurse naturale și protecția mediului și servicii, și programa școlară a clasei a XI-a (PROGRAMA 2: OMEC 3252/2006). Inversa unei matrice apare la Subiectul al II-lea, problema 1; în probele oficiale 2013–2026, inversa unei matrice de ordin 2 a apărut în 17 probe, inversa unei matrice de ordin 3 într-o singură probă, ecuația matriceală în 15 probe, iar forma matriceală a sistemului cu trei necunoscute în 2 probe. Metoda lui Cramer și aria unui triunghi din coordonate fac parte din programa de examen pentru Subiectul al II-lea, problema 1, dar nu au apărut în probele 2013–2026; fiind în programă, pot fi cerute. Elevii care dau Bacalaureatul în 2030 au programe noi la clasele a XI-a și a XII-a (OMEC 3716/2026, Anexele 35–38, aplicate din 2028–2029), cu alt conținut; testul de față nu este scris pentru ei. Din 2030, la filiera tehnologică, matematica este una dintre probele la alegere ale Bacalaureatului (OMEC 4138/2026).
Notă: în barem, cuvântul „itemul” este folosit ca termen de evaluare; la clasă spunem „exercițiul”.