условие

9x43x+1+183x9+23x+1323x73x+3

шаг 1.Область допустимых значений

Знаменатели дробей не обращаются в нуль.

ОДЗ
{3x903x70
{3x93x7
{x2xlog37

Девятка — степень тройки: 3ˣ = 9 = 3² даёт x = 2 (приводим к одному основанию). Семёрка степенью тройки не является, поэтому 3ˣ = 7 решается логарифмом: x = log₃7.

шаг 2.Делаем замену

Показательная функция положительна, поэтому t > 0.

t=3x,t>0
9x=(3x)2=t2
43x+1=43x3=123x=12t
23x+1=23x3=63x=6t
t212t+18t9+6t32t7t+3

Свойство степеней: 3ˣ⁺¹ = 3ˣ · 3, поэтому 4 · 3ˣ⁺¹ = 12 · 3ˣ = 12t и 2 · 3ˣ⁺¹ = 6 · 3ˣ = 6t. Также 9ˣ = (3ˣ)² = t².

шаг 3.Сводим к одной дроби

Переносим t + 3 влево и приводим всё к общему знаменателю (t − 9)(t − 7): первую дробь домножаем на (t − 7), вторую — на (t − 9), а t + 3 — на обе скобки.

t212t+18t9+6t32t7(t+3)0
(t212t+18)(t7)+(6t32)(t9)(t+3)(t9)(t7)(t9)(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.

(t212t+18)(t7)+(6t32)(t9)(t+3)(t9)(t7)=
=(t319t2+102t126)+(6t286t+288)
(t313t2+15t+189)=(11)t3+(19+6+13)t2+
+(1028615)t+(126+288189)=t27
t27(t9)(t7)0

Поразрядно: t³ → 1 − 1 = 0; t² → −19 + 6 + 13 = 0; t → 102 − 86 − 15 = 1; свободный → −126 + 288 − 189 = −27.

шаг 5.Метод интервалов в t

Корень числителя: t = 27 — закрашен (нестрогое ≥). Точки разрыва знаменателя: 7 и 9 — выколоты. Все интервалы решения лежат в t > 0, поэтому условие замены t > 0 выполняется автоматически — отдельная ось не нужна, обходимся одной.

t27(t9)(t7)0
++неравенство7927
+
t

Пробная точка t = 8: (8 − 27)/((8 − 9)(8 − 7)) = (−19)/(−1) = 19 > 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: 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, а оба интервала решения уже лежат правее нуля — в обоих случаях остаётся только показательное неравенство.

1)7<t<9
7<3x<9
3log37<3x<32
log37<x<2
2)t27
3x27
3x33
x3
ответ23
log37
+
x

log₃7 ≈ 1,77.

ответ

x(log37;2)[3;+)