условие

(log32x2log3x)2+22log3x+24<11log32x

шаг 1.Область допустимых значений

В неравенстве есть только log₃x, поэтому единственное ограничение — положительность аргумента.

ОДЗ
x>0

шаг 2.Делаем замену

Обозначим t = log₃x. Тогда log₃²x = t². Удобно ввести ещё внутреннее выражение s = t² − 2t — именно его квадрат стоит слева.

t=log3x
s=t22t
s2+22t+24<11t2

s = t² − 2t — выражение в скобке слева.

шаг 3.Сводим к произведению двух квадратных трёхчленов

Перенесём всё влево. Заметим, что −11t² + 22t = −11(t² − 2t) = −11s. Тогда относительно s получается квадратный трёхчлен.

s2+22t+2411t2<0
s211(t22t)+24<0
s211s+24<0
(s3)(s8)<0

Корни s² − 11s + 24 по теореме Виета: их сумма равна 11, произведение равно 24 — подходят s = 3 и s = 8.

шаг 4.Возвращаемся к t

Подставляем s = t² − 2t обратно в оба множителя и раскладываем каждый квадратный трёхчлен по теореме Виета.

(t22t3)(t22t8)<0
(t3)(t+1)(t4)(t+2)<0

t² − 2t − 3 = (t − 3)(t + 1): сумма корней 2, произведение −3. t² − 2t − 8 = (t − 4)(t + 2): сумма корней 2, произведение −8.

шаг 5.Метод интервалов в t

Корни произведения: −2, −1, 3, 4 — все выколоты (строгое неравенство) и все простые, поэтому знаки чередуются.

+++2134
+
t

Пробная точка t = 0: (0 − 3)(0 + 1)(0 − 4)(0 + 2) = (−3)·1·(−4)·2 = 24 > 0 → на интервале (−1; 3) знак «+». Далее знаки чередуются. Решение: −2 < t < −1 или 3 < t < 4.

шаг 6.Обратная замена

Подставляем t = log₃x. Границы записываем как логарифмы степеней тройки и снимаем логарифмы: основание 3 > 1, логарифм возрастаетЛогарифм 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).
— знаки сохраняются.
1)2<log3x<1
log332<log3x<log331
32<x<31
19<x<13
2)3<log3x<4
log333<log3x<log334
33<x<34
27<x<81
ответ2781
19
13
+
x

Все границы выколоты (строгое неравенство). ОДЗ x > 0 выполнено: все четыре границы положительны.

ответ

x(19;13)(27;81)