условие

log3⁡(9x)−13log32⁡x+log3⁡x4≤1

шаг 1.Область допустимых значений

Логарифмы требуют x > 0; знаменатель не обращается в ноль.

ОДЗ
x>0,t=log3⁡x
t2+4t=t(t+4)≠0⇒t≠0,t≠−4
x≠1,x≠181

шаг 2.Замена t = log₃ x

Делаем замену t = log₃x и раскрываем 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 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).
— неравенство становится дробно-рациональным.
log3⁡(9x)=2+t,log3⁡x4=4t
t−11t2+4t≤1

шаг 3.Сводим к одной дроби

Переносим 1 влево и приводим к одной дроби. Числитель отрицателен при всех t, поэтому знак дроби определяет знаменатель.

t−11t(t+4)−1≤0
t−11−t(t+4)t(t+4)≤0
−t2−3t−11t(t+4)≤0
D=(−3)2−4⋅(−1)⋅(−11)=9−44=−35<0
−t2−3t−11<0при всех t
−t2−3t−11t(t+4)≤0⟺t(t+4)>0

У числителя −t² − 3t − 11 дискриминант отрицателен, а ветви параболы направлены вниз — значит он отрицателен при всех t. Дробь с отрицательным числителем не превосходит нуля ровно тогда, когда знаменатель положителен.

шаг 4.Метод интервалов и обратная замена

Решаем t(t + 4) > 0 и возвращаемся к x: 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).
.
+−+t4−0
−∞
+∞
t
ответ01
181
−∞
+∞
x

Пробная точка t = 1: 1·5 > 0 ✓. t < −4 ⟺ 0 < x < 1/81; t > 0 ⟺ x > 1.

ответ

x∈(0;181)∪(1;+∞)