условие

log3⁡(x2−x−3)+log3⁡(2x2+x−3)≥log3⁡(x2−2)2+2+log13⁡4

шаг 1.Область допустимых значений

Все аргументы логарифмов положительны. Итоговое неравенство даст лишь отдельные точки — их проверим по этим условиям.

ОДЗ
{x2−x−3>02x2+x−3>0(x2−2)2>0
x2−x−3=0,D=(−1)2−4⋅(−3)=1+12=13
x=1±132≈−1,30и2,30
2x2+x−3=0,D=12−4⋅2⋅(−3)=1+24=25
x=−1±254=−1±54=1=−32
+−+I условие
1−√132
1+√132
−∞
+∞
x
+−+II условие1
−32
−∞
+∞
x
III условие−√2√2
−∞
+∞
x
ОДЗ
−32
1+√132
−∞
+∞
x

Первое условие даёт x < (1 − √13)/2 ≈ −1,30 или x > (1 + √13)/2 ≈ 2,30; второе — x < −3/2 или x > 1. Более жёсткие границы побеждают: слева остаётся x < −3/2, справа x > (1 + √13)/2. Третье условие выкалывает ±√2 ≈ ±1,41, но обе точки и так вне полученного множества.

шаг 2.Свёртка и снятие логарифма

Слева сумму логарифмов сворачиваем в логарифм произведения Преобразования логарифмов и ОДЗ
Главное правило
Сначала выписываем ОДЗ, потом преобразуем логарифмы. Каждое тождество ниже верно только на своей области — меняя её по ходу, легко потерять или добавить решения. Сам логарифм loga⁡b требует a>0,a≠1,b>0.
Степень выносим с модулем
Тождество loga⁡bn=nloga⁡b верно только при b>0. При чётном показателе b2k определено и для b<0, поэтому обязателен модуль:
loga⁡b2k=2kloga⁡|b|
У нас 16log3⁡(x+1)6=log3⁡|x+1|. Без модуля потеряли бы ветку x<−1 и корень x=−4.
Коэффициент внутрь — расширение ОДЗ
Обратный ход cloga⁡b=loga⁡bc при чётном c расширяет область: 2loga⁡x=loga⁡x2 — слева x>0, справа x≠0. Появляются посторонние корни x<0; держим исходное b>0 или сразу пишем модуль.
Свернуть в один — можно
loga⁡f+loga⁡g=loga⁡(fg)
loga⁡f−loga⁡g=loga⁡fg
ОДЗ уже требует f>0 и g>0 — держим его, свёртка ничего лишнего не вносит.
Развернуть в сумму/разность — опасно
loga⁡(fg) определён при fg>0, loga⁡fg — при fg>0 (в том числе оба множителя отрицательны). Разбивая на loga⁡f±loga⁡g, силой требуем f>0,g>0 и теряем эту ветку. Корректно — только с модулями:
loga⁡(fg)=loga⁡|f|+loga⁡|g|
Смена основания — безопасно
loga⁡b=logc⁡blogc⁡a и loga⁡b=1logb⁡a — область не меняется (нужно c>0,c≠1, для второй b≠1).
Основное тождество
aloga⁡b=b(b>0), loga⁡ak=k — удобно при потенцировании и записи числа как логарифма (c=loga⁡ac).
. Справа 2 = log₃9, а log_{1/3}4 = −log₃4, поэтому всё справа сворачивается в один логарифм. Основание 3 > 1, функция возрастаетЛогарифм и знак неравенства
Функция y=loga⁡x монотонна при x>0. При a > 1 возрастает, при 0 < a < 1 убывает.
Снятие логарифма (обе части — логарифмы одного основания):
· при a > 1: loga⁡A≶loga⁡B⟺A≶B (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: знак переворачивается, loga⁡A≤loga⁡B⟺A≥B.
Число c превращаем в логарифм того же основания: c=loga⁡ac — тогда сравниваем аргументы (не забывая A>0).
— снимаем логарифм, знак сохраняется.
log3⁡(x2−2)2+2+log13⁡4=log3⁡9(x2−2)24
log3⁡((x2−x−3)(2x2+x−3))≥log3⁡9(x2−2)24
(x2−x−3)(2x2+x−3)≥9(x2−2)24

Справа: 2 = log₃3² = log₃9 и log_{1/3}4 = −log₃4, значит log₃9 − log₃4 = log₃(9/4); вместе с log₃(x² − 2)² даёт log₃(9(x² − 2)²/4).

шаг 3.Сводим к многочлену

Умножаем обе части на 4, раскрываем скобки и приводим подобные; переносим всё в одну сторону.

4(x2−x−3)(2x2+x−3)≥9(x2−2)2
8x4−4x3−40x2+36≥9x4−36x2+36
0≥x4+4x3+4x2
x2(x2+4x+4)≤0
x2(x+2)2≤0

(x² − x − 3)(2x² + x − 3) = 2x⁴ − x³ − 10x² + 9. 9(x² − 2)² = 9x⁴ − 36x² + 36.

шаг 4.Изолированные точки и проверка ОДЗ

Произведение двух квадратов x²(x + 2)² ≥ 0 при любом x, поэтому неравенство ≤ 0 выполняется только там, где оно равно нулю: x = 0 или x = −2. Проверяем оба по ОДЗ.

x2(x+2)2≤0⇔x2(x+2)2=0
x=0илиx=−2

x = 0: x² − x − 3 = −3 < 0 — не входит в ОДЗ, отбрасываем. x = −2: аргументы 3, 3, 4 положительны — годится. Проверка: log₃3 + log₃3 = 2 и справа log₃4 + 2 − log₃4 = 2, равенство 2 ≥ 2 верно.

ответ

x=−2