условие

log4(64x)log4x3+log4x3log4(64x)log4x4+16log42x9

шаг 1.Область допустимых значений

Логарифм определён при x > 0; знаменатели не равны нулю.

ОДЗ
x>0
log4x3,log4(64x)0
x64,x164

log₄x = 3 → x = 64; log₄(64x) = 3 + log₄x = 0 → x = 1/64.

шаг 2.Сводим к одной дроби

Обозначим t = log₄x: log₄(64x) = t + 3, log₄x⁴ = 4t. Сворачиваем логарифмыПреобразования 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 logab требует a>0,a1,b>0.
Степень выносим с модулем
Тождество logabn=nlogab верно только при b>0. При чётном показателе b2k определено и для b<0, поэтому обязателен модуль:
logab2k=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 clogab=logabc при чётном c расширяет область: 2logax=logax2 — слева x>0, справа x0. Появляются посторонние корни x<0; держим исходное b>0 или сразу пишем модуль.
Свернуть в один — можно
logaf+logag=loga(fg)
logaflogag=logafg
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, logafg — при fg>0 (в том числе оба множителя отрицательны). Разбивая на logaf±logag, силой требуем f>0,g>0 и теряем эту ветку. Корректно — только с модулями:
loga(fg)=loga|f|+loga|g|
Смена основания — безопасно
logab=logcblogca и logab=1logba — область не меняется (нужно c>0,c1, для второй b1).
Основное тождество
alogab=b(b>0), logaak=k — удобно при потенцировании и записи числа как логарифма (c=logaac).
и приводим всё к одной дроби.
t+3t3+t3t+34t+16t29
(t+3)2+(t3)2(t3)(t+3)4t+16t29
(t+3)2+(t3)2(4t+16)t290
2t24t+2t290
2(t1)2(t3)(t+3)0
(t1)2(t3)(t+3)0

Числитель 2t² − 4t + 2 = 2(t − 1)² — полный квадрат; делим обе части на 2 > 0, знак не меняется.

шаг 3.Метод интервалов в t

Корень числителя t = 1 — чётной кратности → петелька, закрашен. Точки разрыва t = −3 и t = 3 — выколоты.

++313
+
t
Через петельку t = 1 знак не меняется. Решение: t < −3 или t = 1 или t > 3.Петелька при чётной кратности
Возникает, когда корень выражения повторяется чётное количество раз.
Внутри петельки знак НЕ ставится.
Петелька показывает 0 функции и может быть только закрашенной или выколотой. Знака внутри петли быть не может, т.к. у нуля знака нет.
> 0
+ +
(;a)(a;+)
≥ 0
+ +
(;+)
< 0
+ +
≤ 0
+ +
{a}
Флаг или петелька означают «через эту точку знак выражения не меняется» — слева и справа от петли знаки одинаковые.
При знаках ≤/≥ значение петельки может быть выколото по ОДЗ.

шаг 4.Обратная замена

Возвращаемся к x: основание 4 > 1, логарифм возрастаетЛогарифм и знак неравенства
Функция y=logax монотонна при x>0. При a > 1 возрастает, при 0 < a < 1 убывает.
Снятие логарифма (обе части — логарифмы одного основания):
· при a > 1: logaAlogaBAB (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: знак переворачивается, logaAlogaBAB.
Число c превращаем в логарифм того же основания: c=logaac — тогда сравниваем аргументы (не забывая A>0).
— снимаем его.
1)log4x<3
0<x<164
2)log4x=1
x=4
3)log4x>3
x>64
ответ0464
164
+
x

x = 4 — изолированная точка (петелька); граница 0 — из ОДЗ.

ответ

x(0;164){4}(64;+)