условие

log4⁡(x2−10x+25)−log0,5⁡x+2x−2≤log2⁡x3−6x2−x+30x−2

шаг 1.Область допустимых значений

Первый аргумент — полный квадрат: он положителен всюду, кроме одной точки. Второй аргумент — дробь, её положительность решаем методом интервалов.

ОДЗ
x2−10x+25=(x−5)2
(x−5)2>0⟺x≠5
x+2x−2>0
I условие5
−∞
+∞
x
+−+II условие2−2
−∞
+∞
x
ОДЗ2−25
−∞
+∞
x

Чётная степень (x − 5)² неотрицательна при любом x и обращается в ноль лишь при x = 5, поэтому (x − 5)² > 0 равносильно x ≠ 5. Пробная точка x = 0 для дроби: (0 + 2) сверху и (0 − 2) снизу, дробь равна −1 < 0 — знак «−» на интервале (−2; 2), по краям «+». Точка −2 выколота строгим неравенством, точка 2 — как нуль знаменателя. Аргумент правого логарифма отдельным условием не выписываем: слева стоит логарифм положительного числа, а из log₂A ≤ log₂B при A > 0 сразу следует B ≥ A > 0.

шаг 2.Приводим логарифмы к основанию 2

Оба левых логарифма переводим в основание 2 по формуле переходаПреобразования 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).
. Чётная степень выносится из-под логарифма с модулем, а минус перед вторым логарифмом превращается в плюс. Затем сумму логарифмов сворачиваем в логарифм произведения.
log2⁡4=2
log4⁡(x−5)2=log2⁡(x−5)22=2log2⁡|x−5|2=log2⁡|x−5|
log2⁡0,5=−1
log0,5⁡x+2x−2=−log2⁡x+2x−2
log2⁡|x−5|+log2⁡x+2x−2≤log2⁡x3−6x2−x+30x−2
log2⁡(|x−5|⋅x+2x−2)≤log2⁡x3−6x2−x+30x−2

Чётная степень выносится с модулем: log₂(x − 5)² = 2log₂|x − 5| — выражение (x − 5)² определено и при x < 5, и без модуля мы потеряли бы эту ветку. log₂0,5 = log₂2⁻¹ = −1, поэтому деление на него меняет знак у всего логарифма.

шаг 3.Раскладываем кубический многочлен

Числитель правой части — кубический многочлен со старшим коэффициентом 1. Корни ищем по теореме Безу среди делителей свободного члена 30.

P(x)=x3−6x2−x+30
P(5)=125−150−5+30=0
P(−2)=−8−24+2+30=0
P(3)=27−54−3+30=0
x3−6x2−x+30=(x−5)(x+2)(x−3)

Найдены три корня, а больше трёх у кубического многочлена быть не может; старший коэффициент равен 1, поэтому разложение именно такое. Проверка раскрытием: (x − 5)(x + 2) = x² − 3x − 10, затем (x² − 3x − 10)(x − 3) = x³ − 6x² − x + 30.

шаг 4.Снимаем логарифм

Основание 2 > 1 — 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).
, знак неравенства сохраняется. Дробь (x + 2)/(x − 2) по ОДЗ строго положительна, поэтому на неё делим обе части.
log2⁡(|x−5|⋅x+2x−2)≤log2⁡((x−5)(x−3)⋅x+2x−2)
|x−5|⋅x+2x−2≤(x−5)(x−3)⋅x+2x−2
|x−5|≤(x−5)(x−3)

Деление на положительное число знак неравенства сохраняет, а положительность дроби (x + 2)/(x − 2) — это как раз второе условие ОДЗ.

шаг 5.Раскрываем модуль

Модуль раскрываем по знаку подмодульного выраженияРаскрытие модуля по знаку
Определение
Модуль раскрывается по знаку подмодульного выражения:
|u|={u,u≥0−u,u<0
В неравенстве
Нуль подмодульного выражения делит область на промежутки. На каждом заменяем модуль по его знаку, решаем полученное неравенство, а ответы объединяем.
В нашей задаче
Нуль |x−5| — точка x=5, она делит ОДЗ на два случая:
· при x>5: |x−5|=x−5
· при x<5: |x−5|=5−x
. Точка x = 5 исключена ОДЗ, поэтому случаев ровно два. В каждом переносим всё в одну сторону и выносим общий множитель (x − 5).
x>5:x−5≤(x−5)(x−3)
(x−5)(x−3)−(x−5)≥0
(x−5)(x−4)≥0
x−5>0,x−4>0
x∈(5;+∞)
x<5:5−x≤(x−5)(x−3)
(x−5)(x−3)+(x−5)≥0
(x−5)(x−2)≥0
x−5<0,x−2≤0
x≤2

Слева: при x > 5 обе скобки (x − 5) и (x − 4) положительны, значит неравенство выполняется при всех x > 5. Справа: при x < 5 скобка (x − 5) отрицательна, поэтому произведение неотрицательно только когда вторая скобка не положительна, то есть x ≤ 2. Объединяя оба случая: x ≤ 2 или x > 5.

шаг 6.Пересечение с ОДЗ

Полученное множество пересекаем с ОДЗ.

неравенство25
−∞
+∞
x
ОДЗ2−25
−∞
+∞
x
пересечение2−5
−∞
+∞
x

ОДЗ выбрасывает весь отрезок от −2 до 2, поэтому от луча x ≤ 2 остаётся только x < −2, а сама точка 2 выколота — там знаменатель обращается в ноль. Луч x > 5 целиком лежит в ОДЗ; точка 5 выколота — в ней первый аргумент логарифма равен нулю.

ответ

x∈(−∞;−2)∪(5;+∞)