условие

4x2x+4+302x2+4x72x+32x72x+114

шаг 1.Область допустимых значений

Знаменатели дробей не обращаются в нуль.

ОДЗ
{2x202x70
{2x22x7
{x1xlog27

Двойка — степень двойки: 2ˣ = 2 = 2¹ даёт x = 1 (приводим к одному основанию). Семёрка степенью двойки не является, поэтому 2ˣ = 7 решается логарифмом: x = log₂7.

шаг 2.Делаем замену

Показательная функция положительна, поэтому t > 0.

t=2x,t>0
4x=(2x)2=t2
2x+4=2x24=162x=16t
t216t+30t2+t27t+3t72t14

Свойство степеней: 2ˣ⁺⁴ = 2ˣ · 2⁴ = 16 · 2ˣ = 16t. В правой части 2ˣ⁺¹ = 2 · 2ˣ = 2t, поэтому 2ˣ⁺¹ − 14 = 2t − 14. Также 4ˣ = (2ˣ)² = t².

шаг 3.Сводим к одной дроби

Переносим 2t − 14 влево и приводим всё к общему знаменателю (t − 2)(t − 7): первую дробь домножаем на (t − 7), вторую — на (t − 2), а 2t − 14 — на обе скобки.

t216t+30t2+t27t+3t7(2t14)0
(t216t+30)(t7)+(t27t+3)(t2)(2t14)(t2)(t7)(t2)(t7)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.

(t216t+30)(t7)+(t27t+3)(t2)
(2t14)(t2)(t7)=
=(t323t2+142t210)+(t39t2+17t6)
(2t332t2+154t196)=
=(1+12)t3+(239+32)t2+(142+17154)t+
+(2106+196)=5t20=5(t4)
5(t4)(t2)(t7)0

Поразрядно: t³ → 1 + 1 − 2 = 0; t² → −23 − 9 + 32 = 0; t → 142 + 17 − 154 = 5; свободный → −210 − 6 + 196 = −20.

шаг 5.Метод интервалов в t

Корень числителя: t = 4 — закрашен (нестрогое ≤). Точки разрыва знаменателя: 2 и 7 — выколоты. На (−∞; 2) дробь отрицательна и формально проходит ≤ 0, но условие замены t > 0 отсекает отрицательную полуось — после пересечения остаётся (0; 2) ∪ [4; 7).

5(t4)(t2)(t7)0
++неравенство247
+
t
условие замены t > 00
+
t
пересечение0247
+
t

Пробная точка t = 0: 5(0 − 4)/((0 − 2)(0 − 7)) = (−20)/14 < 0 → знак «−». Корни нечётной кратности — знаки чередуются.

шаг 6.Обратная замена

Возвращаемся к x, подставляя t = 2ˣ. Основание степени 2 > 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: aAaBAB (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aAaBAB (знак переворачивается).
— знак неравенства сохраняется.

Условие t > 0 из замены отдельно не проверяем: t = 2ˣ положительна при любом x, поэтому нижняя граница t > 0 первого интервала (0; 2) выполняется автоматически — в случае 1 остаётся только 2ˣ < 2.

1)0<t<2
2x<2
2x<21
x<1
2)4t<7
42x<7
222x<7
2x<log27
ответ12
log27
+
x

log₂7 ≈ 2,81.

ответ

x(;1)[2;log27)