условие

log4(3x)log4(x+1)log42x2+2log4x4+40

шаг 1.Область допустимых значений

Аргументы логарифмов числителя положительны; в знаменателе нужен log₄x² (значит x ≠ 0), и сам знаменатель не равен нулю (выкалывает x = ±1/4, см. шаг 2).

ОДЗ
3x>0,x+1>01<x<3
x0,x±14
ОДЗ103
14
14
+
x

шаг 2.Знаменатель — полный квадрат

Выносим степень под логарифмом: log₄x⁴ = 2log₄x² 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 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).
. Тогда знаменатель — полный квадрат (log₄x² + 2)²: он положителен и лишь выкалывает x = ±1/4, не влияя на знак дроби.
log4x4=2log4x2
log42x2+4log4x2+4=(log4x2+2)2
(log4x2+2)2>0приx±14

log₄x² = −2 ⟺ x² = 1/16 ⟺ x = ±1/4.

шаг 3.Знак определяет числитель

Знаменатель положителен, поэтому дробь ≥ 0 ⟺ числитель ≥ 0. Сворачиваем разность логарифмов и снимаем логарифм: основание 4 > 1Логарифм 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).
.
log43xx+10
3xx+11
3xx+1x1

На ОДЗ x + 1 > 0, поэтому неравенство (3 − x)/(x + 1) ≥ 1 умножаем на (x + 1) без смены знака.

шаг 4.Ответ на прямой

Берём x ≤ 1 внутри ОДЗ (−1 < x < 3) и выкалываем x = −1/4, x = 0 и x = 1/4.

ответ101
14
14
+
x

Граница −1 — край ОДЗ (выколота); 1 закрашена (нестрогое ≥); точки −1/4, 0, 1/4 выколоты по ОДЗ.

ответ

x(1;14)(14;0)(0;14)(14;1]