условие

x2−4x+4(x+1)2+x2+6x+9(x−1)2≤(2x2+x+5)22(x2−1)2

шаг 1.Область допустимых значений

Знаменатели (x + 1)², (x − 1)², (x² − 1)² не должны обращаться в ноль. Все три зануляются при x = ±1.

ОДЗ
{(x+1)2≠0(x−1)2≠0(x2−1)2≠0⟺{x≠−1x≠1

шаг 2.Сворачиваем полные квадраты

В числителях левой части — полные квадраты по формуле a² ± 2ab + b² = (a ± b)². В знаменателе правой части — квадрат разложимого выражения: (x² − 1)² = ((x − 1)(x + 1))² = (x − 1)²(x + 1)². Это понадобится для общего знаменателя в следующем шаге.

x2−4x+4=x2−2⋅x⋅2+22=(x−2)2
x2+6x+9=x2+2⋅x⋅3+32=(x+3)2
(x2−1)2=(x−1)2(x+1)2
(x−2)2(x+1)2+(x+3)2(x−1)2≤(2x2+x+5)22(x−1)2(x+1)2

Хитрость задачи: 2x² + x + 5 = (x − 2)(x − 1) + (x + 3)(x + 1). То есть числитель правой части = числителю левой. Фактически, под общим знаменателем слева стоит 2(a² + b²), а справа — (a + b)². Неравенство сворачивается до (a − b)² ≤ 0 — и ответ виден сразу. Но самостоятельно увидеть это сложно, поэтому идем через раскрытие скобок.

шаг 3.Сводим к одной дроби

Переносим правую часть налево и приводим к общему знаменателю 2(x − 1)²(x + 1)². Первое слагаемое домножаем на 2(x − 1)², второе — на 2(x + 1)², третье уже с нужным знаменателем.

(x−2)2(x+1)2+(x+3)2(x−1)2−(2x2+x+5)22(x−1)2(x+1)2≤0
2(x−2)2(x−1)2+2(x+3)2(x+1)2−(2x2+x+5)22(x−1)2(x+1)2≤0

шаг 4.Раскрываем числитель

2(x−2)2(x−1)2+2(x+3)2(x+1)2−(2x2+x+5)2=
=(2x4−12x3+26x2−24x+8)+
+(2x4+16x3+44x2+48x+18)−(4x4+4x3+21x2+10x+25)=
=(2+2−4)x4+(−12+16−4)x3+(26+44−21)x2+
+(−24+48−10)x+(8+18−25)=49x2+14x+1=(7x+1)2
(7x+1)22(x−1)2(x+1)2≤0

Корни 49x² + 14x + 1 ищем через распознавание полного квадрата: 49x² = (7x)², 1 = 1², а средний член +14x = +2·7x·1 — это формула a² + 2ab + b² = (a + b)² с a = 7x и b = 1.

шаг 5.Финальное неравенство

Числитель (7x + 1)² — квадрат, всегда ≥ 0. Знаменатель 2(x − 1)²(x + 1)² тоже всегда > 0. Отношение всегда ≥ 0 при любом x ∈ ОДЗ. Знак «≤» может быть выполнен только в одной ситуации — когда числитель = 0.

(7x+1)22(x−1)2(x+1)2≤0
(7x+1)2=0
7x+1=0
x=−17
−17
−∞
+∞
x

Проверка ОДЗ: −1/7 ≠ ±1, точка допустима. Дробь типа «(квадрат) ⁄ (квадрат) ≤ 0» — типичная ловушка задания 15: ответом будет либо пустое множество (если числитель ≠ 0 на ОДЗ), либо изолированные нули числителя.

ответ

x=−17