условие

log3(23x)<x+1log34

шаг 1.Область допустимых значений

Аргумент логарифма положителен: 2 − 3^{−x} > 0, то есть 3^{−x} < 2.

ОДЗ
23x>03x<2
x<log32x>log32
x>log312

−log₃2 = log₃(1/2) ≈ −0,63.

шаг 2.Собираем правую часть под логарифм

Записываем x + 1 = log₃3^{x+1} и сворачиваем правую часть в один логарифм по основанию 3. 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).
— снимаем, сохраняя знак.
x+1log34=log33x+1log34=log333x4
log3(23x)<log333x4
23x<33x4

3^{x+1} = 3·3ˣ, поэтому 3^{x+1}/4 = 3·3ˣ/4.

шаг 3.Замена t = 3ˣ

Обозначим t = 3ˣ, причём t > 0. Тогда 3^{−x} = 1/t. Умножаем неравенство на t > 0 и приводим к квадратному.

t=3x>0:21t<3t4
2t1<3t24
3t28t+4>0
3t28t+4=0
D=(8)2434=6448=16
t=8±166=8±46=2=23
3(t2)(t23)>0

шаг 4.Метод интервалов в t

Парабола ветвями вверх, положительна вне корнейКогда работает метод интервалов?
Полиномы и дроби — корни находятся алгебраически, между ними знак постоянен.
Пример: (x3)2(x+2)(x1)1
Разности степеней одного основания
Знак af(x)ag(x) совпадает со знаком f(x)g(x) — заменяем на полином.
Пример: (2x222x)(3x234)x(x2)2(x+2)
Разность одинаковых степеней
caxdbx=0 делим на cbx>0(ab)x=dc: ровно один корень, знак меняется один раз — как у линейного множителя.
Пример: 2x3x=0 только при x=0.
· В ② и ③ только разность! Сумма всегда >0, корня нет → не учитываем.
· Произведение множителей из ①, ② и ③ — тоже работает.
Смешанные — не работает
Если внутри одного множителя и показательная, и алгебраическая часть — корни трансцендентные, знак непредсказуем.
Пример: (2x3+x2)(3xx)
Тогда разбираем по случаям, например: AB0 оба ≥ 0 или оба ≤ 0 или A = 0 или B = 0.
. Получаем t < 2/3 или t > 2.
++2
23
+
t

Пробная точка t = 1: 3(1 − 2)(1 − 2/3) = −1 < 0 — знак «−» между корнями, чередование «+, −, +». Строгое неравенство — оба корня выколоты. Выноска от нуля — условие замены t = 3ˣ > 0: левый луч превращается в 0 < t < 2/3.

шаг 5.Обратная замена

Возвращаемся к x: 3ˣ < 2/3 или 3ˣ > 2. Основание степени 3 > 1, функция 3ˣ 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).
— переходим к показателям степени логарифмированием. Пересекаем с ОДЗ x > log₃(1/2).
3x<23
x<log323
3x>2
x>log32
неравенствоlog₃2
log323
+
x
ОДЗ
log312
+
x
ответlog₃2
log312
log323
+
x

log₃(1/2) ≈ −0,63 < log₃(2/3) ≈ −0,37, поэтому левый кусок ответа — интервал между ними. Ветка 3ˣ < 2/3 даёт x < log₃(2/3), а ОДЗ обрезает её снизу значением log₃(1/2).

ответ

x(log312;log323)(log32;+)