условие

logx2+1⁡(x−3)2⋅logx2+1⁡(x−3)2(x2+1)3≤−2

шаг 1.Область допустимых значений

Основание логарифма больше единицы, аргумент положителен.

ОДЗ
{x2+1>1(x−3)2>0
{x≠0x≠3

шаг 2.Делаем замену

Обозначим A = log_{x²+1}(x − 3)². Второй логарифм выражается через A.

A=logx2+1⁡(x−3)2
logx2+1⁡(x−3)2(x2+1)3=A−3
A(A−3)≤−2
A2−3A+2≤0
(A−1)(A−2)≤0
1≤A≤2

A² − 3A + 2: по теореме Виета сумма корней 3, произведение 2 → корни 1 и 2, поэтому A² − 3A + 2 = (A − 1)(A − 2).

шаг 3.Снимаем логарифм

Основание логарифма x² + 1 > 1, логарифм возрастает, поэтому 1 ≤ log_{x²+1}(x − 3)² ≤ 2 равносильно x² + 1 ≤ (x − 3)² ≤ (x² + 1)².

(x−3)2≥x2+1⇒−6x+9≥1⇒x≤43
(x−3)2≤(x2+1)2⇒(x2−x+4)(x2+x−2)≥0
x2+x−2=(x+2)(x−1)≥0⇒x≤−2илиx≥1

(x²+1)² − (x−3)² = (x²−x+4)(x²+x−2); множитель x² − x + 4 > 0 всегда.

шаг 4.Пересекаем условия

Пересекаем x ≤ 4/3 с (x ≤ −2 или x ≥ 1). Точки x = 0 и x = 3 в ОДЗ не входят, но в найденные промежутки и так не попадают.

2−1
43
−∞
+∞
x

x ≤ −2 удовлетворяет обоим условиям; на [1; +∞) остаётся 1 ≤ x ≤ 4/3.

ответ

x∈(−∞;−2]∪[1;43]