условие

lg⁡(3x+2x−2)lg⁡(5x+3x−3)3≥log27⁡10log3⁡10

шаг 1.Делаем замену

В обоих логарифмах x входит только через x и √x. Замена s = √x (s ≥ 0) превращает аргумент A и основание B в квадратные трёхчлены. Корни у них иррациональные, поэтому раскладывать сразу не будем — посчитаем их там, где понадобятся.

s=x≥0,x=s2
A=3x+2x−2=3s2+2s−2
B=5x+3x−3=5s2+3s−3

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 lg B³ = 3·lg B, и вся дробь превращается в (1/3)·log_B A. Сокращаем на 1/3.
log27⁡10log3⁡10=1log3⁡27=13
lg⁡Alg⁡B3=lg⁡A3lg⁡B=13logB⁡A
13logB⁡A≥13
logB⁡A≥1

log₂₇10 = log₃10 / log₃27 = log₃10 / 3, значит log₂₇10 / log₃10 = 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)≥013s2+2s−2>025s2+3s−3>0,5s2+3s−3≠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. Корни трёхчлена B − 1 обозначим s₁ и s₂.

1(B−1)(A−B)≥0
B−1=(5s2+3s−3)−1=5s2+3s−4
A−B=(3s2+2s−2)−(5s2+3s−3)=−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−4=0
D=32−4⋅5⋅(−4)=9+80=89
s1=−3+8910,s2=−3−8910
−2(5s2+3s−4)(s−12)(s+1)≥0
−+−+−①s₂1−s₁
12
−∞
+∞
s

Пробная точка s = 0: −2·(0 + 0 − 4)·(0 − 1/2)·(0 + 1) = −2·(−4)·(−1/2)·1 = −4 < 0 — знак «−» между −1 и 1/2; через простые корни знак чередуется. Все корни закрашены (нестрогое ≥). Выноска от нуля — условие замены s = √x ≥ 0; s₁ ≈ 0,64, s₂ ≈ −1,24. Решение ①: [s₂; −1] ∪ [1/2; s₁].

шаг 5.Ограничения ② и ③

Оба условия — квадратные неравенства с иррациональными корнями; считаем дискриминанты. Корни A обозначим s₃ и s₄, корни B — s₅ и s₆. В ③ добавляется «основание не равно единице» — это уже найденные s₁ и s₂.

23s2+2s−2>0
D=22−4⋅3⋅(−2)=4+24=28
s=−2±286=−1±73
s3=−1+73,s4=−1−73
35s2+3s−3>0
D=32−4⋅5⋅(−3)=9+60=69
s5=−3+6910,s6=−3−6910
5s2+3s−3≠1⇔5s2+3s−4≠0
s≠s1,s≠s2
+−+②s₄s₃
−∞
+∞
s
+−+③s₂s₆s₅s₁
−∞
+∞
s

Обе параболы ветвями вверх, поэтому положительны вне своих корней. Точки s₁ и s₂ обращают основание в единицу — они выколоты на оси ③. Численно: s₃ ≈ 0,55, s₄ ≈ −1,22, s₅ ≈ 0,53, s₆ ≈ −1,13. Решение ②: (−∞; s₄) ∪ (s₃; +∞). Решение ③: (−∞; s₂) ∪ (s₂; s₆) ∪ (s₅; s₁) ∪ (s₁; +∞).

шаг 6.Пересечение

Сводим три оси в одну. Левая ветка ① лежит целиком в отрицательной области и отсекается условием замены s ≥ 0. Справа условие ② жёстче ③ (s₃ > s₅), поэтому левый конец задаёт именно оно.

①s₂1−s₁
12
−∞
+∞
s
②s₄s₃
−∞
+∞
s
③s₂s₆s₅s₁
−∞
+∞
s
пересечениеs₃s₁
−∞
+∞
s

Левый конец s₃ выколот условием ② (аргумент обращается в ноль), правый s₁ — условием ③ (основание равно единице). Решение в s: (s₃; s₁).

шаг 7.Обратная замена

Возвращаемся к x: функция s = √x возрастает, поэтому границы возводим в квадрат.

s3<x<s1
s32=(−1+73)2=1−27+79=8−279
s12=(−3+8910)2=9−689+89100=49−38950
8−279<x<49−38950
ответ
8−2√79
49−3√8950
−∞
+∞
x

Оба конца положительны, поэтому возведение в квадрат порядок сохраняет. (8 − 2√7)/9 ≈ 0,30; (49 − 3√89)/50 ≈ 0,41.

ответ

x∈(8−279;49−38950)