условие

log11⁡(3x+2x+1+2)log11⁡(5x+3x+1+3)3≥log27⁡11log3⁡11

шаг 1.Делаем замену

В обоих логарифмах x входит только через x и √(x + 1). Замена s = √(x + 1) (s ≥ 0) превращает аргумент A и основание B в квадратные трёхчлены — раскладываем каждый через дискриминант.

s=x+1≥0,x=s2−1
A=3x+2x+1+2=3(s2−1)+2s+2=3s2+2s−1
B=5x+3x+1+3=5(s2−1)+3s+3=5s2+3s−2
3s2+2s−1=0
D=22−4⋅3⋅(−1)=4+12=16
s=−2±166=−2±46=13=−1
A=3(s−13)(s+1)=(3s−1)(s+1)
5s2+3s−2=0
D=32−4⋅5⋅(−2)=9+40=49
s=−3±4910=−3±710=25=−1
B=5(s−25)(s+1)=(5s−2)(s+1)

Множитель 3 вносим в первую скобку только для компактности записи: 3(s − 1/3) = 3s − 1. То же со множителем 5.

шаг 2.Упрощаем обе части

Основание правой части 27 = 3³, поэтому отношение логарифмов равно 1/3 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).
. В знаменателе слева log₁₁ B³ = 3·log₁₁ B, и вся дробь превращается в (1/3)·log_B A. Сокращаем на 1/3.
log27⁡11log3⁡11=1log3⁡27=13
log11⁡Alog11⁡B3=log11⁡A3log11⁡B=13logB⁡A
13logB⁡A≥13
logB⁡A≥1

log₂₇11 = log₃11 / log₃27 = log₃11 / 3, значит log₂₇11 / log₃11 = 1/3.

шаг 3.Метод рационализации

Единицу записываем как log_B B — неравенство становится разностью логарифмов. Основание B переменное, поэтому знак задаём методом рационализации Метод рационализации
Если нужен только ЗНАК выражения (например, для метода интервалов), не решаем его напрямую — определяем знак по таблице: знак слева совпадает со знаком справа (на ОДЗ), а правое выражение проще. Третий столбец — ОДЗ.
loga⁡f−loga⁡g(a−1)(f−g)a>0,a≠1,f,g>0af−ag(a−1)(f−g)a>0,a≠1|f|−|g|(f−g)(f+g)любыеf−gf−gf,g≥0
Множитель (a−1) задаёт направление: при a>1 он положителен (знак как у f−g), при 0<a<1 — отрицателен, знак переворачивается.
: знак log_B A − log_B B совпадает со знаком (B − 1)(A − B). Замена сохраняет знак только на ОДЗ, поэтому неравенство сразу переходит в равносильную систему: рационализированное неравенство ① и ограничения ② и ③ на аргумент и основание.
logB⁡A−logB⁡B≥0
⟺{(B−1)(A−B)≥01(3s−1)(s+1)>02(5s−2)(s+1)>0,5s2+3s−2≠13

Условие ② — аргумент логарифма, ③ — основание: оно положительно и не равно единице (иначе знаменатель исходной дроби обращается в ноль). Условие замены s ≥ 0 на осях показываем выноской.

шаг 4.Неравенство ①

Вычитаем и раскладываем оба множителя ① через дискриминант. У трёхчлена 5s² + 3s − 3 корни иррациональные — оставляем их как есть.

1(B−1)(A−B)≥0
B−1=(5s2+3s−2)−1=5s2+3s−3
A−B=(3s2+2s−1)−(5s2+3s−2)=−2s2−s+1
2s2+s−1=0
D=12−4⋅2⋅(−1)=1+8=9
s=−1±94=−1±34=12=−1
A−B=−2(s−12)(s+1)
5s2+3s−3=0
D=32−4⋅5⋅(−3)=9+60=69
s=−3±6910
−2(5s2+3s−3)(s−12)(s+1)≥0
−+−+−①1−
−3+√6910
12
√69−310
−∞
+∞
s

Пробная точка s = 0: −2·(0 + 0 − 3)·(0 − 1/2)·(0 + 1) = −2·(−3)·(−1/2)·1 = −3 < 0 — знак «−» между −1 и 1/2; через простые корни знак чередуется. Все корни закрашены (нестрогое ≥). Выноска от нуля — условие замены s = √(x + 1) ≥ 0. Решение ①: [−(3+√69)/10; −1] ∪ [1/2; (√69−3)/10].

шаг 5.Ограничения ② и ③

Разложения A и B уже найдены на шаге 1 — пользуемся ими. В ③ добавляется условие «основание не равно единице»: оно даёт как раз корни трёхчлена 5s² + 3s − 3 из предыдущего шага.

2(3s−1)(s+1)>0
s<−1илиs>13
3(5s−2)(s+1)>0
s<−1илиs>25
5s2+3s−2≠1⇔5s2+3s−3≠0
s≠−3±6910
+−+②1−
13
−∞
+∞
s
+−+③1−
−3+√6910
25
√69−310
−∞
+∞
s

Обе точки, где основание равно единице, выколоты на оси ③. Решение ②: (−∞; −1) ∪ (1/3; +∞). Решение ③: (−∞; −(3+√69)/10) ∪ (−(3+√69)/10; −1) ∪ (2/5; (√69−3)/10) ∪ ((√69−3)/10; +∞).

шаг 6.Пересечение

Сводим три оси в одну. Левая ветка ① лежит целиком в отрицательной области и отсекается условием замены s ≥ 0, а правая граница выколота условием ③.

①1−
−3+√6910
12
√69−310
−∞
+∞
s
②1−
13
−∞
+∞
s
③1−
−3+√6910
25
√69−310
−∞
+∞
s
пересечение
12
√69−310
−∞
+∞
s

Условия ② (s > 1/3) и ③ (s > 2/5) на отрезке [1/2; (√69−3)/10] выполнены, поэтому он остаётся целиком; правый конец выколот, так как там основание равно единице. Решение в s: [1/2; (√69−3)/10).

шаг 7.Обратная замена

Возвращаемся к x: функция s = √(x + 1) возрастает, поэтому границы возводим в квадрат и вычитаем единицу.

12≤x+1<69−310
14≤x+1<(69−3)2100
(69−3)2=69−669+9=78−669
14≤x+1<39−36950
−34≤x<39−36950−1=−11+36950
ответ
−34
−11+3√6950
−∞
+∞
x

Оба конца неотрицательны, поэтому возведение в квадрат порядок сохраняет. (39 − 3√69)/50 − 1 = (39 − 3√69 − 50)/50 = −(11 + 3√69)/50 ≈ −0,718; левая граница −3/4 = −0,75.

ответ

x∈[−34;−11+36950)