условие

(9x3x+1)2+83x+1<89x+20

шаг 1.Замена переменной

ОДЗ — вся числовая прямая. Замечаем, что выражение 9ˣ − 3ˣ⁺¹ повторяется — обозначим его y.

y=9x3x+1
y2+83x+189x20<0
y28y20<0
D=64+80=144
y=8±122=10=2
2<y<10
++210
+
y

8·3ˣ⁺¹ − 8·9ˣ = 24·3ˣ − 8·(3ˣ)² = −8(9ˣ − 3ˣ⁺¹) = −8y. Парабола вверх, < 0 между корнями.

шаг 2.Замена t = 3ˣ

Подставляем t = 3ˣ (t > 0). Разбиваем двойное неравенство на систему двух квадратных.

t=3x,t>0
y=t23t
2<t23t<10{t23t>21t23t<102
1t23t+2>0
(t1)(t2)>0
t<1 или t>2
2t23t10<0
(t5)(t+2)<0
2<t<5
++12
+
t
+5
+
t
пересечение0125
+
t

① Виета: сумма 3, произведение 2 → корни 1 и 2. ② Виета: сумма 3, произведение −10 → корни 5 и −2; при t > 0 множитель (t+2) > 0, остаётся t < 5.

шаг 3.Логарифмируем

Основание 3 > 1 — показательная 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: aAaBAB (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aAaBAB (знак переворачивается).
сравниваем показатели.
0<3x<1
3x<30
x<0
2<3x<5
3x>2x>log32
3x<5x<log35
ответ0
log32
log35
+
x

log₃ 2 ≈ 0,63 и log₃ 5 ≈ 1,46. Нижнюю границу 3ˣ > 0 в первом случае опускаем — она верна для любого x.

ответ

x(;0)(log32;log35)