Aplicația

Acasă · Teste · clasa a XII-a · Test: proprietățile legilor de compoziție

Test: proprietățile legilor de compoziție

Disciplina: Matematică · Clasa a XII-a · Unitatea: Legi de compoziție


Pentru părinți și profesori

Acest test acoperă miezul unității: legile date prin formule, cele patru proprietăți fundamentale și primele două structuri algebrice ale anului. Sunt evaluate cinci lucruri. Primul: forma factorizată , cu criteriul de recunoaștere, din care se citesc apoi aproape toate celelalte răspunsuri. Al doilea: asociativitatea — demonstrată cu litere, niciodată pe numere alese convenabil, și infirmată cu un singur triplet complet calculat. Al treilea: comutativitatea, cu criteriul simetriei formulei și cu citirea ei ca simetrie a tablei față de diagonala principală. Al patrulea: elementul neutru (determinat din ecuația , cu cele două verificări obligatorii — să nu depindă de și să aparțină mulțimii) și elementele simetrizabile, cu formula simetricului și cu numirea explicită a elementului exclus. Al cincilea: încadrarea unei structuri în ierarhia semigrup – monoid și mulțimea a elementelor simetrizabile. Testul cere și proprietățile pe mulțimi care nu sunt de numere: mulțimea părților unei mulțimi cu diferența simetrică și o familie de matrice de ordinul al doilea.

Notă: în barem, cuvântul „itemul" este folosit ca termen de evaluare; la clasă, în vorbirea curentă, spunem „exercițiul".


Itemi

Partea I – Recunoașterea proprietăților

Itemul 1 (6 puncte)

Alege litera corespunzătoare răspunsului corect (câte 2 puncte):

a) Forma factorizată a legii este: A. ; B. ; C. ; D. .

b) Elementul neutru al legii , definită pe , este: A. ; B. ; C. ; D. .

c) Într-un monoid , dacă și sunt simetrizabile, atunci simetricul lui este: A. ; B. ; C. ; D. .


Itemul 2 (6 puncte)

Adu la forma fiecare dintre legile de mai jos, dacă acest lucru este posibil; când nu este, arată care condiție nu se verifică (câte 2 puncte): a) ; b) ; c) .


Itemul 3 (6 puncte)

Stabilește dacă fiecare lege este comutativă pe și justifică (câte 2 puncte): a) ; b) ; c) .


Itemul 4 (6 puncte)

Determină elementul neutru al fiecărei legi, dacă există (câte 2 puncte): a) , pe ; b) , pe , apoi pe ; c) , pe .


Itemul 5 (6 puncte)

Pe mulțimea se consideră legea de compoziție dată de tabla:

Răspunde, precizând de fiecare dată unde ai citit răspunsul (câte 2 puncte): a) Este legea comutativă? b) Care este elementul neutru? c) Care sunt elementele simetrizabile și care este simetricul fiecăruia?


Partea a II-a – Demonstrații și structuri

Itemul 6 (8 puncte)

a) Demonstrează că legea , definită pe , este asociativă, folosind forma factorizată. (5 p) b) Arată, cu un contraexemplu complet, că legea , definită pe , nu este asociativă. (3 p)


Itemul 7 (8 puncte)

Pe se consideră legea . a) Determină mulțimea elementelor simetrizabile și formula simetricului lui . (5 p) b) Calculează simetricul lui și verifică rezultatul. (3 p)


Itemul 8 (8 puncte)

Fie , iar și două submulțimi ale lui . Pe mulțimea părților lui se consideră diferența simetrică . a) Calculează și numărul elementelor mulțimii . (2 p) b) Arată că este monoid comutativ și precizează elementul neutru. (3 p) c) Determină și rezolvă ecuația . (3 p)


Itemul 9 (8 puncte)

Pe se consideră aceeași lege . a) Demonstrează prin inducție că, notând cu compunerea lui cu el însuși de ori, are loc , pentru orice . (4 p) b) Calculează . (2 p) c) Calculează . (2 p)


Partea a III-a – Sinteză și item de tip examen

Itemul 10 (9 puncte)

Fie , cu , și mulțimea a) Arată că și că este parte stabilă a lui în raport cu înmulțirea matricelor. (3 p) b) Arată că este monoid comutativ și determină elementul neutru. (3 p) c) Determină și simetricul matricei , apoi calculează . (3 p)


Itemul 11 (9 puncte)

Pentru fiecare structură de mai jos, precizează dacă este semigrup, monoid sau niciuna dintre ele, cu justificare (câte 3 puncte): a) ; b) , unde ; c) , unde .


Itemul 12 (10 puncte)

(Item de tip Bacalaureat M1, Subiectul al II-lea.) Pe mulțimea numerelor reale se consideră legea de compoziție . a) Arătați că pentru orice numere reale și și deduceți că legea este asociativă și comutativă. (3 p) b) Determinați elementul neutru al legii și arătați că intervalul este parte stabilă a lui , care conține elementul neutru. (3 p) c) Determinați mulțimea elementelor simetrizabile din și simetricul unui element , apoi calculați . (4 p)


Barem și răspunsuri

Punctaj total: 90 p din itemi + 10 p din oficiu = 100 p.

Itemul 1. (6 p)

a) B. (2 p) Coeficientul lui este , deci , iar .

b) C. (2 p) Din rezultă ; verificare: .

c) B. (2 p) Regula corectă este , cu ordinea inversată; varianta A este adevărată numai când și comută.

Itemul 2. (6 p) — câte 2 puncte.

a) , deci ; criteriul cere , iar constanta este chiar (1 p). Prin urmare (1 p).

b) , deci ; criteriul cere , iar constanta este (1 p). Prin urmare (1 p).

c) , deci ; criteriul cere , dar constanta legii este , deci condiția nu este îndeplinită și legea nu are forma cerută (1,5 p). Se poate scrie doar (0,5 p).

Itemul 3. (6 p) — câte 2 puncte (0,5 p verdictul, 1,5 p justificarea).

a) Da (0,5 p). Formula este simetrică în și , pentru că și ; deci pentru orice numere reale (1,5 p).

b) Nu (0,5 p). Contraexemplu: , iar ; cum , legea nu este comutativă (1,5 p).

c) Da (0,5 p). Schimbând literele obținem , folosind comutativitatea înmulțirii și a adunării numerelor reale (1,5 p).

Itemul 4. (6 p) — câte 2 puncte.

a) Din rezultă , soluție care nu depinde de și este număr real (1,5 p). Verificare: (0,5 p).

b) Din pentru orice obținem , deci (1 p). Pe : este număr rațional, deci elementul neutru există și este (0,5 p). Pe : singurul candidat, , nu este număr întreg, deci legea nu are element neutru (0,5 p).

c) Cu forma factorizată , ecuația devine , de unde, pentru , , adică (1,5 p). Cazul se verifică separat: ✓. Legea fiind comutativă, și (0,5 p).

Itemul 5. (6 p) — câte 2 puncte.

a) Da, legea este comutativă (0,5 p): perechile de căsuțe oglindite față de diagonala principală coincid — , , (1,5 p).

b) Elementul neutru este (0,5 p): linia lui este , adică antetul de sus, iar coloana lui este , adică antetul din stânga (1,5 p).

c) Căutăm în interiorul tablei: apare pe linia lui (coloana lui ) și pe linia lui (coloana lui ); pe liniile lui și nu apare (1 p). Prin urmare elementele simetrizabile sunt și , cu și , iar și nu sunt simetrizabile (1 p).

Itemul 6. (8 p)

a) (5 p) Scriem legea factorizat: , deci (1 p). Calculăm membrul stâng al asociativității: (1,5 p). Calculăm membrul drept: (1,5 p). Cele două expresii coincid pentru orice , deci și legea este asociativă (1 p).

b) (3 p) Alegem tripletul , , (0,5 p). Atunci , deci (1 p); pe de altă parte , deci (1 p). Cum , legea nu este asociativă (0,5 p).

Itemul 7. (8 p)

a) (5 p) Elementul neutru al legii este (itemul 4c) (0,5 p). Ecuația simetricului, , devine (1,5 p). Pentru egalitatea devine , imposibil, deci nu este simetrizabil (1 p). Pentru obținem (1,5 p), număr real, deci mulțimea elementelor simetrizabile este (0,5 p).

b) (3 p) Pentru avem , deci (2 p). Verificare: (1 p)

Itemul 8. (8 p)

a) (2 p) Elementul aparține ambelor mulțimi, deci nu intră; rămân , (numai în ) și , (numai în ), adică (1 p). Cum are elemente, (1 p).

b) (3 p) Diferența simetrică este lege de compoziție pe , pentru că (0,5 p). Ea este asociativă: trecând la funcții caracteristice, devine adunare modulo , care este asociativă (1 p). Este comutativă, pentru că un element aparține lui exact când aparține uneia singure dintre cele două mulțimi, iar condiția nu deosebește între ele (0,5 p). Elementul neutru este , deoarece pentru orice (1 p).

c) (3 p) Pentru orice avem , deci fiecare element este simetrizabil și este propriul său simetric; prin urmare (1,5 p). Compunând ambii membri ai ecuației cu obținem , adică , deci (1 p). Verificare: (0,5 p)

Itemul 9. (8 p)

a) (4 p) Folosim forma factorizată . Pentru egalitatea devine , adevărată (1 p). Presupunem și compunem încă o dată cu (0,5 p): (2 p). Conform principiului inducției matematice, formula este adevărată pentru orice (0,5 p).

b) (2 p) (1,5 p). Verificare pas cu pas: , apoi (0,5 p)

c) (2 p) Legea fiind asociativă, compunerea se scrie fără paranteze și se calculează cu formula produsului (0,5 p): Factorul nul, adus de elementul , face produsul zero (1,5 p).

Itemul 10. (9 p)

a) (3 p) Înmulțim două matrice din , cu parametri diferiți: (2 p). Cum , rezultă , deci și este parte stabilă (1 p).

b) (3 p) Asociativitatea se moștenește de la înmulțirea matricelor, care este asociativă pe ; nu se reverifică (1 p). Comutativitatea rezultă din punctul a): (0,5 p). Elementul neutru: din obținem pentru orice , deci și (1,5 p). Prin urmare este monoid comutativ.

c) (3 p) Din obținem , deci , număr real nenul pentru orice (1,5 p). Prin urmare simetricul lui este , iar : toate elementele sunt simetrizabile (0,5 p). În sfârșit, și (1 p).

Itemul 11. (9 p) — câte 3 puncte (1 p încadrarea, 2 p justificarea).

a) Monoid (chiar monoid comutativ) (1 p). Produsul a două numere naturale nenule este natural nenul, deci este parte stabilă; înmulțirea numerelor este asociativă și comutativă, iar satisface pentru orice , deci (2 p).

b) Niciuna — nu este nici măcar semigrup (1 p). Legea este bine definită pe (expresia este un număr întreg pentru orice întregi), dar nu este asociativă: , în timp ce , iar (2 p).

c) Semigrup care nu este monoid (1 p). Produsul este multiplu de , deci este parte stabilă, iar înmulțirea este asociativă: avem semigrup (1 p). Dacă ar exista un element neutru , din ar rezulta , care nu este multiplu de ; deci nu există element neutru (1 p).

Itemul 12. (10 p)

a) (3 p) Desfacem paranteza din membrul drept (0,5 p): (1 p) Din rezultă că ambii membri ai asociativității sunt egali cu , deci legea este asociativă (1 p); iar produsul nu se schimbă la inversarea factorilor, deci legea este comutativă (0,5 p).

b) (3 p) Din obținem , de unde, pentru , , adică ; cazul se verifică: (1,5 p). Fie acum ; atunci și , deci și , adică intervalul este parte stabilă (1 p). Cum , elementul neutru aparține intervalului (0,5 p).

c) (4 p) Ecuația simetricului este , adică (1 p). Pentru ea devine , imposibil, deci nu este simetrizabil; pentru obținem deci (1,5 p). Pentru compunerea cerută folosim asociativitatea și formula produsului (0,5 p): (1 p) Verificare pas cu pas: , apoi , apoi

Trimite pagina asta: WhatsApp Facebook

Toată matematica școlii, pas cu pas.
Rezolvă exercițiile pe ecran, pas cu pas — cu ajutor exact acolo unde te blochezi, punctaj automat și baremul la un click, dacă vrei să-l vezi.

Rezolvă în Matepolis →