условие

5log32⁡(2−x)2⋅1125≥5log3⁡(x−2)

шаг 1.Область допустимых значений

Справа логарифм требует x − 2 > 0. Слева нужен положительный аргумент (2−x)² > 0, то есть x ≠ 2. Общее условие: x > 2.

ОДЗ
log3⁡(x−2):x−2>0
log3⁡(2−x)2:(2−x)2>0⇒x≠2
x>2

шаг 2.Упрощаем показатель слева

При x > 2 имеем (2−x)² = (x−2)², поэтому log₃((2−x)²) = 2·log₃(x−2)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 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).
. Обозначим u = log₃(x−2).
u=log3⁡(x−2)
log3⁡(2−x)2=log3⁡(x−2)2=2u
log32⁡(2−x)2=(2u)2=4u2

шаг 3.Приводим к одному основанию 5

Записываем 1/125 = 5⁻³ и сводим левую часть к степени пятёрки. Основание 5 > 1, функция возрастаетПоказательная функция и знак неравенства
Функция y=ax монотонна на ℝ. Направление зависит от основания: при a > 1 растёт, при 0 < a < 1 убывает.
a > 1: возрастает 0 1 x₁ ax₁ x₂ ax₂
x₁ < x₂ ⟹ ax₁ < ax₂ — знак сохраняется
0 < a < 1: убывает 0 1 x₁ ax₁ x₂ ax₂
x₁ < x₂ ⟹ ax₁ > ax₂ — знак переворачивается
Переход «значения → показатели» работает так:
· при a > 1: aA≤aB⟺A≤B (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aA≤aB⟺A≥B (знак переворачивается).
— сравниваем показатели.
54u2⋅1125=54u2⋅5−3=54u2−3
54u2−3≥5u
4u2−3≥u

шаг 4.Квадратное неравенство

Переносим всё влево и решаем квадратное неравенство относительно u.

4u2−u−3≥0
4u2−u−3=0,D=1+48=49
u=1±498=1=−34
u≤−34илиu≥1

u = (1 ± √49)/8 = 1 и −3/4. Парабола ветвями вверх, значит ≥ 0 вне корней.

шаг 5.Возвращаемся к x

Подставляем u = log₃(x−2) в каждое условие; основание 3 > 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).
. Не забываем x > 2 из ОДЗ.
u≤−34:log3⁡(x−2)≤−34
0<x−2≤3−0,75
2<x≤2+3−0,75
u≥1:log3⁡(x−2)≥1
x−2≥3
x≥5
ответ22+3⁻⁰,755
−∞
+∞
x

3⁻⁰,⁷⁵ ≈ 0,44 — левый интервал прижат к точке 2. Точка 2 выколота (ОДЗ), правые границы входят.

ответ

x∈(2;2+3−0,75]∪[5;+∞)