условие

log3⁡xlog3⁡x27≥4log3⁡x+8log32⁡x−log3⁡x3

шаг 1.Область допустимых значений

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

ОДЗ
x>0
log3⁡x≠0,log3⁡x−3≠0
x≠1,x≠27

шаг 2.Сводим к одной дроби

Обозначим t = log₃x: log₃(x/27) = t − 3, log₃x³ = 3tПреобразования 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).
. Правую часть приводим к общему знаменателю и переносим влево.
tt−3≥4t+8t(t−3)
tt−3≥4(t−3)+8t(t−3)
tt−3≥4t−4t(t−3)
tt−3−4t−4t(t−3)≥0
t2−(4t−4)t(t−3)≥0
t2−4t+4t(t−3)≥0
(t−2)2t(t−3)≥0

Числитель t² − 4t + 4 = (t − 2)² — полный квадрат.

шаг 3.Метод интервалов в t

Корень числителя t = 2 — чётной кратности → петелька, закрашен. Точки разрыва t = 0 и t = 3 — выколоты.

+−+023
−∞
+∞
t
Через петельку t = 2 знак не меняется. Решение: t < 0 или t = 2 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 3 > 1, логарифм 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 его.
1)log3⁡x<0
0<x<1
2)log3⁡x=2
x=9
3)log3⁡x>3
x>27
ответ01927
−∞
+∞
x

x = 9 — изолированная точка (петелька); граница 0 — из ОДЗ.

ответ

x∈(0;1)∪{9}∪(27;+∞)