условие

logx3+2log3x36log9x30

шаг 1.Область допустимых значений

Основания логарифмов x, 3x и 9x положительны и не равны единице; аргумент 3 положителен сам по себе.

ОДЗ
{x>0,x13x>0,3x19x>0,9x1{x>0x1x13x19

Условия 3x > 0 и 9x > 0 следуют из x > 0. Из 3x ≠ 1 получаем x ≠ 1/3, из 9x ≠ 1 — x ≠ 1/9.

шаг 2.Переходим к основанию 3

У всех трёх логарифмов один аргумент 3, но разные основания. Переворачиваем каждый по формуле log_a b = 1 : log_b a и раскладываем логарифм произведенияПреобразования 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).
.
logx3=1log3x
log3x3=1log33x=11+log3x
log9x3=1log39x=12+log3x

log₃3x = log₃3 + log₃x = 1 + log₃x, log₃9x = log₃9 + log₃x = 2 + log₃x. На ОДЗ x > 0, поэтому оба множителя под логарифмом положительны и раскладывать сумму можно.

шаг 3.Делаем замену

Обозначим t = log₃x. Ограничения ОДЗ x ≠ 1, x ≠ 1/3, x ≠ 1/9 превращаются ровно в нули знаменателей.

t=log3x,t0,t1,t2
1t+2t+16t+20

x = 1 даёт t = 0, x = 1/3 даёт t = −1, x = 1/9 даёт t = −2.

шаг 4.Приводим к одной дроби

Общий знаменатель — произведение всех трёх знаменателей. Числитель раскрываем и приводим подобные.

(t+1)(t+2)+2t(t+2)6t(t+1)t(t+1)(t+2)0
(t2+3t+2)+(2t2+4t)(6t2+6t)t(t+1)(t+2)0
3t2+t+2t(t+1)(t+2)0
3t2+t+2=(3t2t2)
D=(1)243(2)=1+24=25
t=1±256=1±56=1=23
3t2+t+2=3(t1)(t+23)
3(t1)(t+23)t(t+1)(t+2)0

Старший коэффициент −3 из скобки не вносим: в форме −3(t − 1)(t + 2/3) корни 1 и −2/3 видны прямо в скобках.

шаг 5.Метод интервалов в t

Корни числителя: −2/3 и 1 — закрашены (нестрогое ≤). Точки разрыва знаменателя: −2, −1 и 0 — выколоты. Все корни простые, знаки чередуются.

+++2101
23
+
t

Пробная точка t = −3: числитель −3·(−3 − 1)·(−3 + 2/3) = −3·(−4)·(−7/3) = −28, знаменатель (−3)·(−3 + 1)·(−3 + 2) = (−3)·(−2)·(−1) = −6, дробь −28 : (−6) = 14/3 > 0 → на интервале (−∞; −2) знак «+». Решение: −2 < t < −1, или −2/3 ≤ t < 0, или t ≥ 1.

шаг 6.Обратная замена

Подставляем t = log₃x, записываем границы как логарифмы степеней тройки и снимаем логарифмы: 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).
— знаки сохраняются.
1)2<log3x<1
log332<log3x<log331
32<x<31
19<x<13
2)23log3x<0
log3323log3x<log330
323x<30
193x<1
3)log3x1
log3xlog33
x3
ответ13
19
13
193
+
x

Здесь 3 в степени −2/3 равно 1 : ∛9 ≈ 0,48. Выколоты 1/9, 1/3 (строгие границы) и точка 1 (исключена ОДЗ); закрашены 1/∛9 и 3.

ответ

x(19;13)[193;1)[3;+)