условие

30⋅3log2⁡(7−x)+31+log2⁡x−3log2⁡(7x−x2)≥90

шаг 1.Область допустимых значений

Все три логарифма определены при положительных аргументах. Третий аргумент раскладывается в произведение x(7 − x), поэтому он положителен там же, где положительны первые два множителя.

ОДЗ
{7−x>0x>07x−x2>0
7x−x2=x(7−x)>0⇒0<x<7
ОДЗ07
−∞
+∞
x

шаг 2.Свёртка логарифма и замена

Логарифм произведения в третьем показателе раскладываем в суммуПреобразования 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).
, поэтому третья степень распадается в произведение первых двух. Вводим замену u и v для двух базовых степеней.
log2⁡(7x−x2)=log2⁡x+log2⁡(7−x)
u=3log2⁡(7−x),v=3log2⁡x(u,v>0)
3log2⁡(7x−x2)=3log2⁡x⋅3log2⁡(7−x)=uv
31+log2⁡x=3⋅3log2⁡x=3v
30u+3v−uv≥90

шаг 3.Разложение на множители

Переносим 90 влево и группируем слагаемые — выносим общий множитель.

30u+3v−uv−90≥0
u(30−v)−3(30−v)≥0
(30−v)(u−3)≥0

Группируем: 30u − uv = u(30 − v), а 3v − 90 = −3(30 − v). Общий множитель (30 − v).

шаг 4.Знак множителя и решение

Множитель (30 − v) на всей ОДЗ положителен (оценка в рамке), поэтому знак произведения задаёт только (u − 3): остаётся u ≥ 3. Снимаем степеньПоказательная 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).
и логарифмЛогарифм 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).
по монотонности.
v=3log2⁡x,x<7<8=23
log2⁡x<3⇒v<33=27<30
30−v>0
u−3≥0:3log2⁡(7−x)≥31
log2⁡(7−x)≥1
7−x≥2⇒x≤5
ОДЗ07
−∞
+∞
x
x ≤ 55
−∞
+∞
x
ответ05
−∞
+∞
x

Основания степеней 3 и логарифмов 2 больше 1 — переход к показателям и к аргументам сохраняет знак. Пересекаем x ≤ 5 с ОДЗ 0 < x < 7.

ответ

x∈(0;5]