условие

log9⁡(x−7)2⋅log81⁡(x−3)4+log3⁡(x−3)3x−7≥3

шаг 1.Область допустимых значений

Все три аргумента логарифмов положительны. Чётные степени (x − 7)² и (x − 3)⁴ положительны всюду, кроме своих нулей, а знак дроби (x − 3)³/(x − 7) совпадает со знаком произведения (x − 3)(x − 7).

ОДЗ
{(x−7)2>0(x−3)4>0(x−3)3x−7>0⟺{x≠7x≠3(x−3)(x−7)>0
+−+ОДЗ37
−∞
+∞
x

Чётная степень неотрицательна при любом x и обращается в ноль лишь в своём корне, поэтому (x − 7)² > 0 равносильно x ≠ 7, а (x − 3)⁴ > 0 — равносильно x ≠ 3. Знак (x − 3)³ совпадает со знаком (x − 3), а дробь положительна ровно тогда, когда числитель и знаменатель одного знака. Пробная точка x = 0: (0 − 3)(0 − 7) = 21 > 0 — знак «+» на левом интервале, чередование «+, −, +». Обе точки выколоты. ОДЗ: x < 3 или x > 7.

шаг 2.Приводим логарифмы к основанию 3

Переходим во всех трёх логарифмах к основанию 3 и выносим показатели степенейПреобразования 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).
. Чётный показатель выносится с модулем.
log9⁡(x−7)2=12log3⁡(x−7)2=
=12⋅2log3⁡|x−7|=log3⁡|x−7|
log81⁡(x−3)4=14log3⁡(x−3)4=
=14⋅4log3⁡|x−3|=log3⁡|x−3|
log3⁡(x−3)3x−7=log3⁡|x−3|3|x−7|=
=3log3⁡|x−3|−log3⁡|x−7|

Основания степеней: 9 = 3² и 81 = 3⁴, поэтому log₉A = ½·log₃A и log₈₁A = ¼·log₃A. Чётный показатель выносится с модулем: log₃b^{2k} = 2k·log₃|b|. На ОДЗ дробь (x − 3)³/(x − 7) положительна, поэтому она равна |x − 3|³ : |x − 7|.

шаг 3.Замена и разложение на множители

Обозначим a = log₃|x − 3| и b = log₃|x − 7|. Неравенство становится алгебраическим: переносим тройку влево и группируем.

a=log3⁡|x−3|,b=log3⁡|x−7|
ab+3a−b≥3
ab+3a−b−3≥0
a(b+3)−(b+3)≥0
(a−1)(b+3)≥0

Группировка: ab + 3a − b − 3 = a(b + 3) − (b + 3) = (a − 1)(b + 3). ОДЗ распадается на два куска, и на каждом из них один из множителей заведомо положителен — разбираем их по отдельности.

шаг 4.Случай 1: x < 3

На левом куске ОДЗ модуль |x − 7| = 7 − x больше 4, поэтому b строго больше единицы и множитель b + 3 положителен. Значит произведение неотрицательно ровно тогда, когда a − 1 ≥ 0. Основание 3 больше единицы, 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).
.
|x−7|=7−x>4
b=log3⁡|x−7|>log3⁡4>1
b+3>0
a−1≥0
log3⁡|x−3|≥1
log3⁡|x−3|≥log3⁡3
|x−3|≥3
3−x≥3
x≤0

При x < 3 модуль раскрывается как |x − 3| = 3 − x. 1 = log₃3. Решение случая 1: x ≤ 0 (это целиком внутри куска x < 3).

шаг 5.Случай 2: x > 7

На правом куске ОДЗ модуль |x − 3| = x − 3 больше 4, поэтому a строго больше единицы и множитель a − 1 положителен. Остаётся условие b + 3 ≥ 0.

|x−3|=x−3>4
a=log3⁡|x−3|>log3⁡4>1
a−1>0
b+3≥0
log3⁡(x−7)≥−3
log3⁡(x−7)≥log3⁡3−3
x−7≥127
x≥19027

При x > 7 модуль раскрывается как |x − 7| = x − 7. 3⁻³ = 1/27, поэтому −3 = log₃(1/27). 7 + 1/27 = 189/27 + 1/27 = 190/27 ≈ 7,04. Решение случая 2: x ≥ 190/27.

шаг 6.Объединение случаев

Собираем решения обоих кусков ОДЗ. Ось схематическая: точка 190/27 отстоит от семёрки всего на 1/27, но для наглядности разнесена.

случай 103
−∞
+∞
x
случай 27
19027
−∞
+∞
x
ответ07
19027
−∞
+∞
x

Границы x = 0 и x = 190/27 закрашены: в них произведение (a − 1)(b + 3) равно нулю, а нестрогое ≥ такое допускает. Точка x = 7 выколота — она не входит в ОДЗ, и между 7 и 190/27 решений нет.

ответ

x∈(−∞;0]∪[19027;+∞)