условие
шаг 1.Область допустимых значений
Правый показатель определён, когда 3^{2x²} − 1 > 0, то есть x ≠ 0. Средний множитель определён при 2·2^{x²} − 1 > 0 — это верно всегда. Аргумент log₅ положителен при любом x (см. шаг 2).
При x ≠ 0 показатель 2x² > 0, поэтому 3^{2x²} > 1. Значение x = 0 выколото.
шаг 2.Числитель и знаменатель — полные квадраты плюс 3
Так как 81^{x²} = (3^{2x²})² и 2^{2x²} = (2^{x²})², и числитель, и знаменатель сворачиваются в «квадрат плюс 3». Обозначим p = 3^{2x²} − 1 и q = 2·2^{x²} − 1 (на ОДЗ оба положительны).
(a − 1)² + 3 = a² − 2a + 4 при a = 3^{2x²}; (2b − 1)² + 3 = 4b² − 4b + 4 при b = 2^{x²}.
шаг 3.Убираем показательно-логарифмические слагаемые
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 требует .
Тождество верно только при . При чётном показателе определено и для , поэтому обязателен модуль:
Обратный ход при чётном расширяет область: — слева , справа . Появляются посторонние корни ; держим исходное или сразу пишем модуль.
ОДЗ уже требует и — держим его, свёртка ничего лишнего не вносит.
определён при , — при (в том числе оба множителя отрицательны). Разбивая на , силой требуем и теряем эту ветку. Корректно — только с модулями:
и — область не меняется (нужно , для второй ).
, — удобно при потенцировании и записи числа как логарифма ().
a^{−log_a w} = 1/w. Здесь w = q для среднего слагаемого и w = p для правой части.
шаг 4.Собираем одну монотонную функцию
Переносим слагаемые так, чтобы слева всё зависело от p, а справа — от q. Получаем g(p) > g(q) для g(s) = log₅(s² + 3) − 1/s. При s > 0 оба слагаемых возрастают, значит g строго возрастает, и неравенство равносильно p > q.
При s > 0 растёт и log₅(s² + 3), и −1/s (от −∞ к 0). Сумма двух возрастающих возрастает, поэтому g(p) > g(q) ⟺ p > q.
шаг 5.Решаем p > q
· при a > 1: (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: (знак переворачивается).
Всё выражено через x², поэтому решение симметрично относительно нуля.