условие

42log3(5x)+2log3x+12log3(5xx2)8

шаг 1.Область допустимых значений

Все три логарифма определены при положительных аргументах. Третий аргумент раскладывается в произведение x(5 − x), поэтому он положителен там же, где положительны первые два множителя.

ОДЗ
{5x>0x>05xx2>0
5xx2=x(5x)>00<x<5
ОДЗ05
+
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 logab требует a>0,a1,b>0.
Степень выносим с модулем
Тождество logabn=nlogab верно только при b>0. При чётном показателе b2k определено и для b<0, поэтому обязателен модуль:
logab2k=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 clogab=logabc при чётном c расширяет область: 2logax=logax2 — слева x>0, справа x0. Появляются посторонние корни x<0; держим исходное b>0 или сразу пишем модуль.
Свернуть в один — можно
logaf+logag=loga(fg)
logaflogag=logafg
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, logafg — при fg>0 (в том числе оба множителя отрицательны). Разбивая на logaf±logag, силой требуем f>0,g>0 и теряем эту ветку. Корректно — только с модулями:
loga(fg)=loga|f|+loga|g|
Смена основания — безопасно
logab=logcblogca и logab=1logba — область не меняется (нужно c>0,c1, для второй b1).
Основное тождество
alogab=b(b>0), logaak=k — удобно при потенцировании и записи числа как логарифма (c=logaac).
, поэтому третья степень распадается в произведение первых двух. Вводим замену u и v для двух базовых степеней.
log3(5xx2)=log3x+log3(5x)
u=2log3(5x),v=2log3x(u,v>0)
2log3(5xx2)=2log3x2log3(5x)=uv
2log3x+1=22log3x=2v
4u+2vuv8

шаг 3.Разложение на множители

Переносим 8 влево и группируем слагаемые — выносим общий множитель.

4u+2vuv80
u(4v)2(4v)0
(4v)(u2)0

Группируем: 4u − uv = u(4 − v), а 2v − 8 = −2(4 − v). Общий множитель (4 − v).

шаг 4.Знак множителя и решение

Множитель (4 − v) на всей ОДЗ положителен (оценка в рамке), поэтому знак произведения задаёт только (u − 2): остаётся u ≤ 2. 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: aAaBAB (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aAaBAB (знак переворачивается).
и логарифмЛогарифм 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).
по монотонности.
v=2log3x,x<5<9=32
log3x<2v<22=4
4v>0
u20:2log3(5x)21
log3(5x)1
5x3x2
ОДЗ05
+
x
x ≥ 22
+
x
ответ25
+
x

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

ответ

x[2;5)