условие

9x+3x+1+31x+19x8

шаг 1.Область допустимых значений

Степени тройки положительны, поэтому знаменатели в нуль не обращаются — ОДЗ есть вся числовая прямая.

шаг 2.Делаем замену

Показательная функция положительна, поэтому t > 0.

t=3x,t>0
9x=t2,3x+1=3t
31x=3t,19x=1t2
t2+3t+3t+1t28
(t2+1t2)+3(t+1t)8

шаг 3.Вторая замена

Левая часть собрана из двух симметричных групп — t² + 1/t² и t + 1/t — обе выражаются через одну величину s = t + 1/t. Делаем вторую замену; при этом s ≥ 2 по неравенству о среднем арифметическом и геометрическом Неравенство Коши (AM-GM)
Для любых неотрицательных чисел среднее арифметическое всегда больше или равно их среднему геометрическому:
· среднее арифметическое a+b2
· среднее геометрическое ab
a+b2aba+b2ab
Равенство — только при a = b.
Доказательство:
a+b2ab=a2ab+b2=(ab)220
Квадрат всегда неотрицателен.
Пример. Возьмём два числа 2 и 8.
· среднее арифметическое 2+82=102=5
· среднее геометрическое 28=16=4
Результат: 5>4.

Популярный приём
взять a=t,b=1t при t>0: тогда ab=t1t=1, поэтому t+1t2, равенство при t=1.
.
s=t+1t,s2
s2=(t+1t)2=t2+2+1t2
t2+1t2=s22
(s22)+3s8
s2+3s100
(s+5)(s2)0

Трёхчлен s² + 3s − 10 раскладываем по теореме Виета: сумма корней −3, произведение −10 → корни 2 и −5.

шаг 4.Метод интервалов

Корни s = −5 и s = 2 — оба закрашены (нестрогое ≤); на интервале (−5; 2) произведение (s + 5)(s − 2) отрицательно, знак чередуется через простые корни. Но из неравенства Коши s ≥ 2 (выноска справа), поэтому пересечение отрезка [−5; 2] с условием s ≥ 2 оставляет единственную точку s = 2.

++52
+
s

Пробная точка s = 0 ∈ (−5; 2): (0 + 5)(0 − 2) = 5·(−2) = −10 < 0 — на этом интервале произведение отрицательно, что и нужно для ≤ 0.

шаг 5.Обратная замена

Подставляем s = 2 и решаем уравнение t + 1/t = 2: домножаем на t > 0 (равносильно), переносим всё влево и сворачиваем в полный квадрат. Корень t = 1 единственный; затем возвращаемся к x.

s=2t+1t=2|tt2+1=2tt22t+1=0(t1)2=0t=1
3x=1x=0

Равенство в неравенстве о среднем t + 1/t = 2 достигается только при t = 1.

ответ

x{0}