условие

9x−31⋅3x+108≤0

шаг 1.Делаем замену

Показательная функция определена при всех x, ОДЗ — вся числовая прямая. Замечаем, что 9ˣ = (3²)ˣ = (3ˣ)², поэтому всё неравенство — квадратный трёхчлен относительно t = 3ˣ.

9x=(32)x=(3x)2
t=3x,t>0
t2−31t+108≤0

Функция 3ˣ строго положительна, поэтому замена сразу даёт t > 0.

шаг 2.Раскладываем трёхчлен

Находим корни через дискриминант и записываем разложение на множители. Корень дискриминанта подбираем сравнением квадратов: 23² = 529.

t2−31t+108=0
D=312−4⋅108=961−432=529
t=31±5292=31±232=27=4
t2−31t+108=(t−4)(t−27)
(t−4)(t−27)≤0

Проверка по Виета: для t² − 31t + 108 сумма корней должна равняться 31, произведение — 108. У нас 4 + 27 = 31 и 4·27 = 108 — оба сходятся.

шаг 3.Метод интервалов в t

На оси корни t = 4 и t = 27 закрашенные (нестрогое ≤ 0). Ветви параболы (t − 4)(t − 27) вверх, выражение отрицательно между корнями. Условие t > 0 из замены не влияет — оба корня лежат правее нуля.

+−+427
−∞
+∞
t

Пробная точка t = 10 на интервале (4; 27): подставляем в (t − 4)(t − 27) и получаем (10 − 4)(10 − 27) = 6·(−17) = −102 < 0, значит знак «−».

шаг 4.Обратная замена

Подставляем t = 3ˣ — получаем двойное неравенство 4 ≤ 3ˣ ≤ 27. Основание степени 3 > 1, функция возрастает,Показательная функция и знак неравенства
Функция y=ax монотонна на ℝ. Направление зависит от основания: при a > 1 растёт, при 0 < a < 1 убывает.
a > 1: возрастает 0 1 x₁ ax₁ x₂ ax₂
x₁ < x₂ ⟹ ax₁ < ax₂ — знак сохраняется
0 < a < 1: убывает 0 1 x₁ ax₁ x₂ ax₂
x₁ < x₂ ⟹ ax₁ > ax₂ — знак переворачивается
Переход «значения → показатели» работает так:
· при a > 1: aA≤aB⟺A≤B (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aA≤aB⟺A≥B (знак переворачивается).
— снимаем основание степени со всех частей сразу, знак сохраняется.
4≤3x≤27
4≤3x≤33
log3⁡4≤x≤3

Верхняя граница 27 = 3³ — показатель степени получается ровно 3. Число 4 не является степенью тройки, поэтому нижнюю границу пишем через логарифм log₃4.

ответ

x∈[log3⁡4;3]