условие

x3x2x+1x+1+4x22x+15

шаг 1.Область допустимых значений

Раскладываем x² − 2x + 1 = (x − 1)² по формуле квадрата разности. Знаменатели не должны обращаться в ноль.

ОДЗ
x22x+1=(x1)2
{x+10(x1)20{x1x1

шаг 2.Раскладываем числитель и сокращаем

Группируем числитель первой дроби по парам. После сокращения (x + 1) первая дробь превращается в (x − 1)².

x3x2x+1=x2(x1)(x1)=
=(x1)(x21)=(x1)(x1)(x+1)=
=(x1)2(x+1)
(x1)2(x+1)x+1+4(x1)25
(x1)2+4(x1)25

Сокращение (x + 1) допустимо: x = −1 уже исключено ОДЗ, поэтому делитель не равен нулю — корень не теряем.

шаг 3.Замена переменной

Замечаем, что у обоих слагаемых появилось одно подвыражение (x − 1)². Вводим замену u = (x − 1)². По ОДЗ x ≠ 1, поэтому u > 0.

u=(x1)2,u>0
u+4u5

шаг 4.Решаем неравенство относительно u

Сводим к одной дроби с общим знаменателем u и раскладываем числитель. Корни u² − 5u + 4 устно по Виета: произведение 4, сумма 5 → 1 и 4.

u+4u50
u25u+4u0
(u1)(u4)u0

шаг 5.Метод интервалов в u

Корни в порядке возрастания: 0 (выколота — точка разрыва), 1 (закрашена — корень числителя, нестрогое ≤), 4 (закрашена — корень числителя).

++014
+
u

Пробная точка u = 10: 9·6/10 > 0, значит на (4; +∞) знак «+». Корни нечётной кратности — знаки чередуются влево. Формально решение ≤ 0 — это u ∈ (−∞; 0) ∪ [1; 4], но из шага 3 u > 0.

шаг 6.Обратная замена

Подставляем u = (x − 1)² в обе ветки решения. Первая ветка (x − 1)² < 0 невозможна (квадрат неотрицателен), остаётся 1 ≤ (x − 1)² ≤ 4. Двойное неравенство распадается в систему двух условий через И.Когда объединяем, а когда пересекаем?
Если несколько условий связаны через И (одновременно выполняются), берём ПЕРЕСЕЧЕНИЕ множеств. Типичный пример — ОДЗ: «знаменатель 1 ≠ 0 И знаменатель 2 ≠ 0».
Если условия связаны через ИЛИ (выполняется хотя бы одно), берём ОБЪЕДИНЕНИЕ. Типичный пример — метод интервалов: ответ «u ∈ [1; 4]» как одно множество.
Двойное неравенство 1 ≤ u ≤ 4 — это И («u ≥ 1 И u ≤ 4»), поэтому система через И с пересечением.
u(;0)[1;4]
[(x1)2<0,нет решений1(x1)24
1(x1)24
{(x1)21(x1)24{|x1|1|x1|2
|x1|1x11илиx11
|x1|1x0илиx2
|x1|22x121x3
{x0илиx21x3

Определение модуля: |f| ≥ a (a > 0) ⟺ f ≤ −a или f ≥ a; |f| ≤ a (a ≥ 0) ⟺ −a ≤ f ≤ a.

шаг 7.Пересечение и метод интервалов

Пересекаем условия системы между собой, потом исключаем x = ±1 по ОДЗ.

x ≤ 0 или x ≥ 202
+
x
−1 ≤ x ≤ 313
+
x
пересечение1023
+
x

Пересечение «x ≤ 0 или x ≥ 2» с «−1 ≤ x ≤ 3» даёт два отрезка: [−1; 0] и [2; 3]. После пересечения с ОДЗ (x ≠ −1, x ≠ 1) граница −1 выколота; точка 1 не входит ни в один из отрезков, поэтому ничего не меняет.

ответ

x(1;0][2;3]