условие

log5⁡(x2−7x+5)>log15⁡(5x2−7x+x+3+2)+1

шаг 1.Область допустимых значений

Подкоренные выражения неотрицательны, аргументы обоих логарифмов положительны.

ОДЗ
{x2−7x≥0x+3≥0x2−7x+5>05x2−7x+x+3+2>0
x2−7x+5≥5>0
x2−7x+x+3+2≥2>0
x2−7x≥0⟺x(x−7)≥0
x+3≥0⟺x≥−3
+−+условие 107
−∞
+∞
x
условие 23−
−∞
+∞
x
ОДЗ3−07
−∞
+∞
x

Оба аргумента логарифмов положительны автоматически: первый не меньше 5, а знаменатель дроби во втором не меньше 2, поэтому сама дробь положительна. Пробная точка x = 1 для x(x − 7): 1 · (1 − 7) = −6 < 0 — знак «−» на интервале (0; 7), корни 0 и 7 закрашены (нестрогое ≥). ОДЗ: [−3; 0] ∪ [7; +∞).

шаг 2.Вводим обозначения

Оба корня встречаются в неравенстве по нескольку раз — обозначим их буквами. По определению арифметического корня a ≥ 0 и b ≥ 0.

a=x2−7x≥0,b=x+3≥0
log5⁡(a+5)>log15⁡5a+b+2+1

Обозначения нужны только для компактности записи: возвращаться к x будем на последнем шаге.

шаг 3.Приводим правую часть к основанию 5

Логарифм по основанию 1/5 переворачивается в логарифм по основанию 5 со знаком минус, а минус вносим внутрь, перевернув дробь. Дальше раскрываем логарифм частного.

log15⁡5a+b+2=−log5⁡5a+b+2=
=log5⁡a+b+25=log5⁡(a+b+2)−log5⁡5=
=log5⁡(a+b+2)−1
log5⁡(a+5)>log5⁡(a+b+2)−1+1
log5⁡(a+5)>log5⁡(a+b+2)

Использованы свойства логарифма: log_{1/a}t = −logₐt. logₐ(p/q) = logₐp − logₐq. log₅5 = 1, поэтому «−1» и «+1» в правой части взаимно уничтожаются.

шаг 4.Снимаем логарифм

Обе части — логарифмы с основанием 5 > 1, такая 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).
, поэтому знак неравенства между аргументами сохраняется.
a+5>a+b+2
5>b+2
b<3
x+3<3
x+3<9
x<6

Слагаемое a стоит и слева, и справа — оно сокращается, поэтому корень √(x² − 7x) на ответ не влияет. Возведение в квадрат равносильно: обе части неравенства √(x + 3) < 3 неотрицательны, а условие x + 3 ≥ 0 уже есть в ОДЗ.

шаг 5.Пересечение с ОДЗ

Полученное условие x < 6 пересекаем с ОДЗ.

неравенство6
−∞
+∞
x
ОДЗ3−07
−∞
+∞
x
ответ3−0
−∞
+∞
x

Второй кусок ОДЗ [7; +∞) целиком лежит правее шестёрки и полностью отсекается условием x < 6. Обе границы ответа закрашены: они пришли из ОДЗ, где неравенства нестрогие.

ответ

x∈[−3;0]