условие

9x+53x243x3+59x532+x+63x923x+1+8

шаг 1.Область допустимых значений

Знаменатели дробей не обращаются в нуль.

ОДЗ
{3x303x90
{3x33x9
{x1x2

Обе правые части — степени тройки: 3ˣ = 3 = 3¹ даёт x = 1, а 3ˣ = 9 = 3² даёт x = 2 (приводим к одному основанию).

шаг 2.Делаем замену

Показательная функция положительна, поэтому t > 0.

t=3x,t>0
9x=(3x)2=t2
32+x=323x=9t
23x+1=233x=6t
t2+5t24t3+5t245t+6t96t+8

Свойство степеней: 3²⁺ˣ = 3² · 3ˣ = 9t, а 3ˣ⁺¹ = 3 · 3ˣ, поэтому 2 · 3ˣ⁺¹ = 6 · 3ˣ = 6t. Также 9ˣ = (3ˣ)² = t².

шаг 3.Сводим к одной дроби

Переносим 6t + 8 влево и приводим всё к общему знаменателю (t − 3)(t − 9): первую дробь домножаем на (t − 9), вторую — на (t − 3), а 6t + 8 — на обе скобки.

t2+5t24t3+5t245t+6t9(6t+8)0
(t2+5t24)(t9)+(5t245t+6)(t3)(6t+8)(t3)(t9)(t3)(t9)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+5t24)(t9)+(5t245t+6)(t3)
(6t+8)(t3)(t9)=
=(t34t269t+216)+(5t360t2+141t18)
(6t364t2+66t+216)=
=(1+56)t3+(460+64)t2+(69+14166)t+
+(21618216)=6t18=6(t3)
6(t3)(t3)(t9)0

Поразрядно: t³ → 1 + 5 − 6 = 0; t² → −4 − 60 + 64 = 0; t → −69 + 141 − 66 = 6; свободный → 216 − 18 − 216 = −18.

шаг 5.Сокращаем общий множитель

Множитель (t − 3) стоит и в числителе, и в знаменателе — сокращаем его.

6(t3)(t3)(t9)=6t9
6t90

Сокращение (t − 3) допустимо: t = 3 (то есть x = 1) уже исключено ОДЗ, поэтому делитель не равен нулю — корень не теряем. Но точка x = 1 при этом останется выколотой в ответе.

шаг 6.Метод интервалов в t

После сокращения корней числителя нет, а единственная точка разрыва — t = 9 (выколота). На (−∞; 9) дробь 6/(t − 9) отрицательна и проходит ≤ 0, на (9; +∞) положительна. Точка t = 3 в выражении 6/(t − 9) уже не фигурирует, но как разрыв ОДЗ остаётся выколотой — знак через неё не меняется. После пересечения с t > 0 (отсекает отрицательную полуось) остаётся (0; 3) ∪ (3; 9).

6t90
+неравенство39
+
t
условие замены t > 00
+
t
пересечение039
+
t

Пробная точка t = 0: 6/(0 − 9) = −2/3 < 0 → знак «−». Точка t = 3 выколота по ОДЗ, но в дроби 6/(t − 9) её уже нет — знак через неё не меняется.

шаг 7.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: aAaBAB (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aAaBAB (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)3<t<9
3<3x<9
31<3x<32
1<x<2
ответ12
+
x

Точка x = 1 (t = 3) остаётся выколотой по ОДЗ, хотя множитель (t − 3) сократился.

ответ

x(;1)(1;2)