Test: Proprietăți ale funcțiilor — modul, parte întreagă, paritate
Disciplina: Matematică · Clasa a IX-a · Unitatea: Proprietăți ale funcțiilor și compunerea lor
Exerciții
Partea I – Egalitate, imagine, modul, parte întreagă
Exercițiul 1 (6 puncte)
Alege litera corespunzătoare răspunsului corect (câte 2 puncte):
a) Partea întreagă a numărului este: A. ; B. ; C. ; D. .
b) Funcția , , este: A. pară; B. impară; C. și pară, și impară; D. nici pară, nici impară.
c) Imaginea funcției , , este: A. ; B. ; C. ; D. .
Exercițiul 2 (6 puncte)
a) Stabilește dacă funcțiile , , și , , sunt egale. Justifică. (2 p) b) Stabilește dacă funcțiile , , și , , sunt egale; precizează ce relație există între ele. (2 p) c) Determină imaginea funcției , . (2 p)
Exercițiul 3 (6 puncte)
Stabilește dacă fiecare afirmație este adevărată (A) sau falsă (F) și justifică pe scurt (câte 1,5 puncte): a) „Pentru orice număr real are loc ." b) „Pentru orice număr real are loc ." c) „Funcția , , este pară." d) „Dacă o funcție este simultan pară și impară, atunci pentru orice real."
Exercițiul 4 (6 puncte)
Calculează, arătând pașii (câte 2 puncte): a) ; b) ; c) .
Partea a II-a – Ramuri, ecuații, paritate, mărginire
Exercițiul 5 (7 puncte)
Se consideră funcția , . a) Scrie funcția pe ramuri, folosind tabelul de semne al expresiilor de sub modul. (3 p) b) Calculează , și , folosind forma pe ramuri, și verifică rezultatele direct din formula inițială. (2 p) c) Determină imaginea funcției și precizează valoarea ei minimă. (2 p)
Exercițiul 6 (7 puncte)
Rezolvă în : a) ; (2 p) b) ; (3 p) c) . (2 p)
Exercițiul 7 (7 puncte)
Rezolvă în , scriind mulțimea soluțiilor: a) ; (2 p) b) ; (2 p) c) . (3 p)
Exercițiul 8 (6 puncte)
Studiază paritatea următoarelor funcții definite pe , calculând și comparând cu , respectiv cu (câte 2 puncte): a) ; b) ; c) .
Exercițiul 9 (6 puncte)
a) Arată că funcția , , este mărginită superior, precizează cea mai mică margine superioară și punctul în care este atinsă; explică de ce funcția nu este mărginită inferior. (2 p) b) Arată că funcția parte fracționară , , este mărginită, indicând două numere între care se află toate valorile ei. (2 p) c) În figura de mai jos sunt trasate graficele funcțiilor , și . Precizează care dintre ele este convexă și care este concavă, justificând prin poziția graficului față de coarda care unește două puncte ale sale. (2 p)
Partea a III-a – Demonstrații și itemi de tip examen
Exercițiul 10 (8 puncte)
(Redactare completă cerută.) Fie o funcție oarecare. Definim funcțiile prin a) Demonstrează că este pară, iar este impară. (4 p) b) Deduce că orice funcție se poate scrie ca sumă dintre o funcție pară și o funcție impară. (2 p) c) Aplică rezultatul pentru : scrie explicit partea pară și partea impară și verifică suma. (2 p)
Exercițiul 11 (8 puncte)
(Redactare completă cerută.) a) Demonstrează că, pentru orice număr real și pentru orice număr întreg , are loc . (4 p) b) Rezolvă în ecuația . (2 p) c) Folosind punctul a), arată că pentru orice real și orice întreg, adică funcția parte fracționară se repetă din unitate în unitate. (2 p)
Exercițiul 12 (9 puncte)
Se consideră funcția , . a) Scrie funcția pe ramuri și trasează graficul ei într-un reper cartezian. (3 p) b) Determină imaginea funcției, . (2 p) c) Discută, după valorile parametrului real , numărul soluțiilor ecuației și, în cazurile în care există soluții, determină-le. (4 p)
Exercițiul 13 (8 puncte)
(Item tip Bacalaureat M1.) Se consideră funcția , . a) Calculați . (2 p) b) Determinați numerele reale pentru care . (3 p) c) Arătați că pentru orice număr real și interpretați geometric egalitatea. (3 p)
Barem și răspunsuri
Punctaj total: 90 p din itemi + 10 p din oficiu = 100 p.
Exercițiul 1. (6 p) — câte 2 puncte. a) B. Partea întreagă este cel mai mare întreg mai mic sau egal cu numărul dat. Cum , avem . (Greșeala tipică este „se taie zecimalele", care ar da — corect doar pentru numere pozitive.) b) B. pentru orice real, deci funcția este impară (graficul este simetric față de origine). c) C. Cum pentru orice , avem , iar valoarea este atinsă pentru . Orice este atins: din rezultă , deci este soluție. Așadar .
Exercițiul 2. (6 p)
a) (2 p) Da, sunt egale. Două funcții sunt egale dacă au același domeniu, același codomeniu și aceeași lege de corespondență (0,5 p). Domeniile și codomeniile coincid ( și ), iar pentru orice real avem (1 p) — radicalul de ordin par este, prin definiție, nenegativ, deci nu poate fi atunci când ; de exemplu (0,5 p).
b) (2 p) Nu sunt egale, pentru că au domenii diferite: (1 p). Legea de calcul este aceeași, deci este restricția funcției la mulțimea , adică (1 p).
c) (2 p) Calculăm valorile: , , , , (1 p). Imaginea este mulțimea valorilor distincte obținute: (Se scade 1 p dacă valorile repetate sunt scrise de două ori.)
Exercițiul 3. (6 p) — câte 1,5 puncte (0,5 p răspunsul, 1 p justificarea).
a) A. Dacă , atunci și inegalitatea este egalitate. Dacă , atunci . În ambele cazuri . b) A. Este chiar caracterizarea părții întregi: este cel mai mare întreg , deci ; iar este un întreg mai mare decât , deci nu poate fi , ceea ce dă . Echivalent: . c) F. , care nu coincide cu . Contraexemplu numeric: , dar . (Funcția nu este nici impară: .) d) A. Din paritate , iar din imparitate . Egalând: , deci și , pentru orice real. Singura funcție simultan pară și impară pe este funcția nulă.
Exercițiul 4. (6 p) — câte 2 puncte.
a) , , , deci .
b) ; (pentru că ); . Suma este . (Greșeala tipică: .)
c) ; ; . Suma este . (Se observă că partea fracționară este mereu nenegativă, chiar și pentru numere negative.)
Exercițiul 5. (7 p)
a) (3 p) Expresiile de sub modul se anulează în , respectiv ; acestea împart axa în trei zone (1 p):
- pentru : și , deci ;
- pentru : și , deci ;
- pentru : ambele expresii sunt , deci .
b) (2 p) ; verificare: ✓. ; verificare: ✓. ; verificare: ✓. (Câte 0,5 p pe valoare, 0,5 p pentru verificări.)
c) (2 p) Pe ramura din stânga, pentru ; pe ramura din dreapta, pentru ; pe intervalul din mijloc valoarea este constant (1 p). Prin urmare valoarea minimă este , atinsă pentru orice , iar (1 p). (Interpretare: este suma distanțelor de la la și la ; ea este minimă exact când se află între cele două puncte, iar minimul este distanța dintre ele, .)
Exercițiul 6. (7 p)
a) (2 p) Cum , ecuația se desface în două cazuri (0,5 p): , de unde ; sau , de unde (1 p). Verificare: ✓ și ✓. Deci (0,5 p).
b) (3 p) Membrul stâng este , deci este necesară condiția , adică (1 p). Cazurile: , de unde (acceptabil, ); sau , de unde și , care nu verifică condiția și se respinge (1,5 p). Verificare pentru : ✓; pentru : , dar ✗. Deci (0,5 p).
c) (2 p) Cum , inecuația este echivalentă cu dubla inegalitate (1 p). Adunăm în toți membrii: , deci (1 p). (Interpretare: numerele aflate la distanță mai mică decât de punctul .)
Exercițiul 7. (7 p)
a) (2 p) (1 p), deci (1 p). (Capătul din stânga este inclus, cel din dreapta nu.)
b) (2 p) înseamnă că are partea întreagă un întreg oarecare și „coada" (1 p), deci (Se acceptă și scrierea , . Un singur număr dat ca răspuns primește cel mult 1 p.)
c) (3 p) Folosim caracterizarea , cu (1 p): Deci (0,5 p). Verificare: pentru , ✓; pentru , ✗.
Exercițiul 8. (6 p) — câte 2 puncte (1,5 p calculul lui și comparația, 0,5 p concluzia).
a) , pentru orice real (puterile pare „înghit" semnul minus). Funcția este pară; graficul ei este simetric față de axa .
b) , pentru orice real (am folosit ). Funcția este impară; graficul ei este simetric față de origine.
c) . Comparăm cu și cu : niciuna dintre egalități nu are loc pentru orice . Contraexemplu: , , iar și . Funcția nu este nici pară, nici impară. (O funcție afină este impară doar dacă și pară doar dacă .)
Exercițiul 9. (6 p)
a) (2 p) Pentru orice real, , deci și : funcția este mărginită superior de (1 p). Valoarea este chiar atinsă, pentru , deci este cea mai mică margine superioară (maximul funcției). Funcția nu este mărginită inferior: pentru valorile coboară sub orice număr fixat, deci nu există un real cu pentru orice (1 p).
b) (2 p) Din definiția și din încadrarea (1 p) rezultă, scăzând peste tot, deci toate valorile funcției se află în intervalul : funcția este mărginită (1 p).
c) (2 p) este convexă: graficul ei are forma de „V", iar coarda care unește două puncte ale graficului (de exemplu și ) se află deasupra graficului dintre ele (1 p). este concavă: graficul are forma „Λ", iar coarda care unește punctele și se află sub grafic (1 p). (Regula de recunoaștere: convex = „ține apa", coarda deasupra; concav = „varsă apa", coarda dedesubt.)
Exercițiul 10. (8 p) — redactare completă.
a) (4 p) Paritatea lui . Fie un număr real oarecare. Înlocuim cu în definiția lui (0,5 p): Adunarea fiind comutativă, , deci pentru orice real: este pară (0,5 p).
Imparitatea lui . Analog (0,5 p): pentru orice real, deci este impară (0,5 p). (Domeniul este simetric față de , condiție necesară pentru a putea vorbi despre paritate.)
b) (2 p) Adunând definițiile lui și obținem (1 p), de unde Primul termen este o funcție pară (jumătate dintr-o funcție pară), al doilea este impar, deci descompunerea cerută există pentru orice (1 p).
c) (2 p) Pentru avem (0,5 p), deci Verificare: ✓; într-adevăr este pară și este impară (0,5 p).
Exercițiul 11. (8 p) — redactare completă.
a) (4 p) Notăm ; din definiția părții întregi, este întreg și (1 p). Adunăm (întreg) în toți membrii: Numărul este întreg (suma a doi întregi) (0,5 p), iar se află în intervalul . Cum partea întreagă a unui număr este unicul întreg cu , rezultă
b) (2 p) (1 p). Înmulțind cu (sensul se păstrează): , deci (1 p). Verificare: pentru , ✓; pentru , ✗.
c) (2 p) Din definiția părții fracționare și din punctul a) (1 p): pentru orice real și orice întreg. Graficul funcției parte fracționară se repetă identic pe fiecare interval — este format din segmente paralele, „scara" caracteristică.
Exercițiul 12. (9 p)
a) (3 p) Expresia de sub modul se anulează în (0,5 p): Graficul este un „V" cu vârful în ; ramura din dreapta trece prin și , iar cea din stânga prin și (1 p).
b) (2 p) Cum , avem , cu egalitate pentru (1 p). Orice valoare este atinsă (de exemplu de ), deci (1 p).
c) (4 p) Ecuația se citește ca intersecție dintre graficul în „V" și dreapta orizontală (0,5 p). Din forma distingem trei cazuri:
- : membrul drept este negativ, imposibil pentru un modul — nicio soluție (orizontala trece sub vârful „V"-ului) (1 p);
- : , deci — o singură soluție (orizontala atinge vârful) (1 p);
- : sau , deci și , două valori distincte — două soluții (orizontala taie ambele ramuri) (1,5 p).
Verificare pentru : și , iar ✓, ✓.
Exercițiul 13. (8 p)
a) (2 p) și (1 p), deci (1 p).
b) (3 p) Cum , ecuația se desface în două cazuri (1 p): , deci ; sau , deci și (1,5 p). Verificare: ✓ și ✓. Mulțimea soluțiilor este (0,5 p).
c) (3 p) Calculăm (1,5 p): unde am folosit (1 p). Interpretare geometrică: punctele și sunt simetrice față de (mijlocul lor este ), iar egalitatea arată că funcția ia valori egale în puncte simetrice față de — deci graficul este simetric față de dreapta verticală , care trece prin vârful „V"-ului, (0,5 p).
Pentru părinți și profesori
Acest test verifică familia de proprietăți pe care programa de matematică-informatică le cere dincolo de trunchiul comun. Sunt evaluate patru direcții: egalitatea a două funcții, restricția și imaginea — elevul trebuie să știe că o funcție înseamnă domeniu, codomeniu și lege, și că schimbarea oricăruia dintre ele schimbă funcția; funcția modul — explicitarea pe ramuri, graficul în „V", ecuațiile și inecuațiile cu module, cu verificarea obligatorie a condițiilor de existență; partea întreagă și partea fracționară — încadrarea , care este cheia oricărei ecuații cu ; paritatea — verificarea algebrică a relației , respectiv , și traducerea ei în simetria graficului. Ultima parte cere demonstrații redactate complet, așa cum se cer la Bacalaureatul M1: descompunerea unei funcții în parte pară și parte impară, proprietăți ale părții întregi și discuția, după parametru, a numărului de soluții ale unei ecuații cu modul.
- Punctaj total: 100 de puncte (90 de puncte din itemi + 10 puncte din oficiu).
- Timp recomandat: 50 de minute (o oră de curs); la itemii cu demonstrație se cer toate etapele scrise, nu doar rezultatul final.
- Cum se aplică: elevul lucrează individual, pe foaie, fără calculator. La ecuațiile cu modul, soluțiile obținute prin ridicarea condiției de modul se verifică în ecuația inițială; soluțiile care nu trec verificarea se resping explicit. La itemii de tip „discută după ", răspunsul este complet doar dacă sunt tratate toate cazurile.
- Interpretare: 90–100 p = foarte bine; 75–89 p = bine; 60–74 p = satisfăcător; sub 60 p = se recomandă reluarea lecțiilor unității, cu accent pe explicitarea modulului pe ramuri și pe încadrarea părții întregi.
- Formule de reținut: modulul este pentru și pentru ; pentru orice real, , , și . Ecuația are soluții doar dacă și se scrie sau ; inecuația (cu ) este echivalentă cu . Partea întreagă este cel mai mare număr întreg mai mic sau egal cu ; ea satisface , iar , pentru întreg. Partea fracționară este și verifică . Paritate: este pară dacă pentru orice din domeniu (grafic simetric față de axa ) și impară dacă (grafic simetric față de origine); domeniul trebuie să fie simetric față de . Mărginire: este mărginită dacă există și reale cu pentru orice din domeniu.
Notă: în barem, cuvântul „itemul" este folosit ca termen de evaluare; la clasă, în vorbirea curentă, spunem „exercițiul".
