условие

log2(x+1)21(log2x2+2x+3(x22x))log2(x+1)21(x2+6x+10)0

шаг 1.Область допустимых значений

Числитель и знаменатель — логарифмы с одним и тем же основанием: оно должно быть положительным и не равным единице. Показательная функция возрастает,Показательная 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).
поэтому сравнение степеней двойки сводится к сравнению показателей. Аргумент внешнего логарифма в числителе — это внутренний логарифм, значит он строго положителен, а знаменатель дроби в ноль не обращается.
ОДЗ
{2(x+1)21>0,2(x+1)2112x2+2x+3>0,2x2+2x+31log2x2+2x+3(x22x)>0log2(x+1)21(x2+6x+10)0
2(x+1)21>02(x+1)2>20(x+1)2>0x1
2(x+1)2112(x+1)221
(x+1)21x+1±1x0,x2
2x2+2x+31=2(x2+x+1),D=12411=3<0
2x2+2x+3>1
log2x2+2x+3(x22x)>0x22x>1
x22x1>0
D=(2)241(1)=4+4=8
x=2±82=2±222=1±2
[x<12x>1+2
x2+6x+10=(x+3)2+11
x2+6x+101(x+3)20x3
x(;12)(1+2;+),x3,x2,x1

Показатель (x + 1)² неотрицателен и обращается в ноль только при x = −1, поэтому 2^{(x+1)²} − 1 > 0 равносильно x ≠ −1. Основание 2x² + 2x + 3 больше единицы при любом x, так что своих ограничений оно не даёт; парабола x² − 2x − 1 ветвями вверх, поэтому x² − 2x − 1 > 0 вне корней. Условие x ≠ 0 выполняется само: точка 0 лежит между 1 − √2 и 1 + √2 и уже выброшена.

шаг 2.Переходим к одному логарифму

Числитель и знаменатель — логарифмы с одним основанием, а отношение таких логарифмов само является логарифмомПреобразования 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).
: основанием становится аргумент знаменателя. Громоздкое основание из условия при этом уходит совсем — от него остаются только ограничения ОДЗ.
logaPlogaQ=logQP
logx2+6x+10(log2x2+2x+3(x22x))0

Это формула перехода к новому основанию: log_Q P = log_a P : log_a Q. Здесь a — общее основание 2^{(x+1)²} − 1, Q = x² + 6x + 10, а P — внутренний логарифм. Все условия формулы (a > 0, a ≠ 1, Q > 0, Q ≠ 1, P > 0) выполнены по ОДЗ.

шаг 3.Снимаем внешний логарифм

Новое основание — это полный квадрат плюс единица, и по ОДЗ оно строго больше единицы. Значит логарифм возрастает,Логарифм 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).
и знак неравенства сохраняется. Ноль записываем как логарифм того же основания.
x2+6x+10=(x+3)2+1>1приx3
logx2+6x+10(log2x2+2x+3(x22x))logx2+6x+101
log2x2+2x+3(x22x)1

Возрастающий логарифм не меньше нуля ровно тогда, когда его аргумент не меньше единицы.

шаг 4.Снимаем внутренний логарифм

Основание 2x² + 2x + 3 тоже больше единицы — это уже проверено в ОДЗ. Единицу справа записываем как логарифм этого же основания и сравниваем аргументы.

log2x2+2x+3(x22x)log2x2+2x+3(2x2+2x+3)
x22x2x2+2x+3
0x2+4x+3
x2+4x+30
(x+1)(x+3)0

Переносим всё в правую часть: 2x² + 2x + 3 − x² + 2x = x² + 4x + 3. Поменяв стороны местами, переворачиваем знак. Проверка по Виета для x² + 4x + 3: сумма корней должна равняться −4, произведение — 3. Подходят −1 и −3, отсюда x² + 4x + 3 = (x + 1)(x + 3).

шаг 5.Метод интервалов и пересечение с ОДЗ

Корни левой части: −3 и −1 — закрашены (нестрогое ≤), точек разрыва у произведения нет. Ось ОДЗ выкалывает −3, −2 и −1 и обрезает область справа от 1 − √2.

++неравенство31
+
x
ОДЗ3211−√21+√2
+
x
пересечение321
+
x

Пробная точка x = −2 на интервале (−3; −1): (−2 + 1)(−2 + 3) = (−1)·1 = −1 < 0 — знак «−», это и есть решение нестрогого ≤ 0; через простые корни знаки чередуются «+, −, +». Пересечение с ОДЗ выкалывает обе границы −3 и −1, а также точку −2 (там основание равно единице), поэтому отрезок распадается на два интервала.

ответ

x(3;2)(2;1)