условие

9x53x+1+413x4+33x+1393x53x2

шаг 1.Область допустимых значений

Знаменатели дробей не обращаются в нуль.

ОДЗ
{3x403x50
{3x43x5
{xlog34xlog35

Ни 4, ни 5 не являются степенями тройки, поэтому 3ˣ = 4 и 3ˣ = 5 решаются логарифмом: x = log₃4 и x = log₃5.

шаг 2.Делаем замену

Показательная функция положительна, поэтому t > 0.

t=3x,t>0
9x=(3x)2=t2
53x+1=53x3=153x=15t
33x+1=33x3=93x=9t
t215t+41t4+9t39t5t2

Свойство степеней: 3ˣ⁺¹ = 3ˣ · 3, поэтому 5 · 3ˣ⁺¹ = 15 · 3ˣ = 15t и 3 · 3ˣ⁺¹ = 9 · 3ˣ = 9t. Также 9ˣ = (3ˣ)² = t².

шаг 3.Сводим к одной дроби

Переносим t − 2 влево и приводим всё к общему знаменателю (t − 4)(t − 5): первую дробь домножаем на (t − 5), вторую — на (t − 4), а t − 2 — на обе скобки.

t215t+41t4+9t39t5(t2)0
(t215t+41)(t5)+(9t39)(t4)(t2)(t4)(t5)(t4)(t5)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.

(t215t+41)(t5)+(9t39)(t4)(t2)(t4)(t5)=
=(t320t2+116t205)+(9t275t+156)
(t311t2+38t40)=(11)t3+(20+9+11)t2+
+(1167538)t+(205+156+40)=3t9=3(t3)
3(t3)(t4)(t5)0

Поразрядно: t³ → 1 − 1 = 0; t² → −20 + 9 + 11 = 0; t → 116 − 75 − 38 = 3; свободный → −205 + 156 + 40 = −9.

шаг 5.Метод интервалов в t

Корень числителя: t = 3 — закрашен (нестрогое ≥). Точки разрыва знаменателя: 4 и 5 — выколоты. Все интервалы решения лежат в области t > 0, поэтому условие замены выполняется автоматически — отдельная ось t > 0 не нужна.

3(t3)(t4)(t5)0
++345
+
t

Пробная точка t = 6 на (5; +∞): 3(6 − 3)/((6 − 4)(6 − 5)) = 9/2 > 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, поэтому нижние границы интервалов решения выполняются автоматически.

1)3t<4
33x<4
313x<4
1x<log34
2)t>5
3x>5
3x>3log35
x>log35
ответ1
log34
log35
+
x

log₃4 ≈ 1,26; log₃5 ≈ 1,46.

ответ

x[1;log34)(log35;+)