условие

9x−3x+2+203x−3+9x−3x+2+13x−9≤2⋅3x−6

шаг 1.Область допустимых значений

Знаменатели дробей не обращаются в нуль.

ОДЗ
{3x−3≠03x−9≠0
{3x≠33x≠9
{x≠1x≠2

Тройка и девятка — степени тройки: 3ˣ = 3 = 3¹ даёт x = 1, а 3ˣ = 9 = 3² даёт x = 2 (приводим к одному основанию). Оба ограничения — целые степени тройки.

шаг 2.Делаем замену

Показательная функция положительна, поэтому t > 0.

t=3x,t>0
9x=(3x)2=t2
3x+2=3x⋅32=9⋅3x=9t
t2−9t+20t−3+t2−9t+1t−9≤2t−6

Свойство степеней: 3ˣ⁺² = 3ˣ · 3², поэтому 3ˣ⁺² = 9 · 3ˣ = 9t. Также 9ˣ = (3ˣ)² = t².

шаг 3.Сводим к одной дроби

Переносим 2t − 6 влево и приводим всё к общему знаменателю (t − 3)(t − 9): первую дробь домножаем на (t − 9), вторую — на (t − 3), а 2t − 6 — на обе скобки.

t2−9t+20t−3+t2−9t+1t−9−(2t−6)≤0
(t2−9t+20)(t−9)+(t2−9t+1)(t−3)−−(2t−6)(t−3)(t−9)(t−3)(t−9)≤0

шаг 4.Раскрываем числитель

Раскрываем три произведения числителя и собираем коэффициенты по степеням t. Старшие степени t³ и t² взаимно уничтожаются — остаётся линейное выражение.

(t2−9t+20)(t−9)+(t2−9t+1)(t−3)−(2t−6)(t−3)(t−9)=
=(t3−18t2+101t−180)+(t3−12t2+28t−3)−
−(2t3−30t2+126t−162)=(1+1−2)t3+(−18−12+30)t2+
+(101+28−126)t+(−180−3+162)=3t−21=3(t−7)
3(t−7)(t−3)(t−9)≤0

Поразрядно: t³ → 1 + 1 − 2 = 0; t² → −18 − 12 + 30 = 0; t → 101 + 28 − 126 = 3; свободный → −180 − 3 + 162 = −21.

шаг 5.Метод интервалов в t

Корень числителя: t = 7 — закрашен (нестрогое ≤). Точки разрыва знаменателя: 3 и 9 — выколоты. На (−∞; 3) дробь отрицательна и формально проходит ≤ 0, но условие замены t > 0 отсекает отрицательную полуось — после пересечения остаётся (0; 3) ∪ [7; 9).

3(t−7)(t−3)(t−9)≤0
−+−+неравенство379
−∞
+∞
t
условие замены t > 00
−∞
+∞
t
пересечение0379
−∞
+∞
t

Пробная точка t = 0: 3(0 − 7)/((0 − 3)(0 − 9)) = (−21)/27 < 0 → знак «−». Корни нечётной кратности — знаки чередуются.

шаг 6.Обратная замена

Возвращаемся к x, подставляя t = 3ˣ. Основание степени 3 > 1, показательная функция возрастаетПоказательная 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).
— знак неравенства сохраняется.

Условие t > 0 из замены отдельно не проверяем: t = 3ˣ положительна при любом x, поэтому нижняя граница t > 0 первого интервала (0; 3) выполняется автоматически — в случае 1 остаётся только 3ˣ < 3.

1)0<t<3
3x<3
3x<31
x<1
2)7≤t<9
7≤3x<9
3log3⁡7≤3x<32
log3⁡7≤x<2
ответ12
log3⁡7
−∞
+∞
x

log₃7 ≈ 1,77.

ответ

x∈(−∞;1)∪[log3⁡7;2)