условие

logx+5⁡(x2+2x+56)logx+5⁡(x2+2x−2)≥log2⁡(x4+4x3+4x2)log2⁡(x2+2x−2)

шаг 1.Область допустимых значений

Основание x + 5 положительно и не равно единице, аргументы всех логарифмов положительны, а логарифмы в знаменателях не обращаются в ноль.

ОДЗ
{x+5>0,x+5≠1x2+2x+56>0x2+2x−2>0,x2+2x−2≠1x4+4x3+4x2>0
x+5>0,x+5≠1⟺x>−5,x≠−4
D=22−4⋅1⋅56=4−224=−220<0⟹x2+2x+56>0
x4+4x3+4x2=x2(x+2)2=(x2+2x)2

Условия на x² + 2x − 2 удобнее оставить до замены — они превратятся в ограничения на новую переменную. Из x² + 2x − 2 > 0 следует x² + 2x > 2, поэтому (x² + 2x)² > 0 выполняется автоматически.

шаг 2.Приводим левую часть к основанию 2

В левой дроби числитель и знаменатель — логарифмы с одним основанием x + 5. Переводим оба к основанию 2Преобразования 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).
— общий множитель сокращается, и слева остаётся отношение логарифмов по основанию 2. После этого у обеих частей одинаковый знаменатель, и всё переносим влево.
logx+5⁡A=log2⁡Alog2⁡(x+5)
logx+5⁡(x2+2x+56)logx+5⁡(x2+2x−2)=log2⁡(x2+2x+56)log2⁡(x2+2x−2)
log2⁡(x2+2x+56)log2⁡(x2+2x−2)≥log2⁡(x2+2x)2log2⁡(x2+2x−2)
log2⁡(x2+2x+56)−log2⁡(x2+2x)2log2⁡(x2+2x−2)≥0

Множитель 1 : log₂(x + 5) стоит и в числителе, и в знаменателе левой дроби — он сокращается, и переменное основание из неравенства уходит. Справа под логарифмом стоит полный квадрат: x⁴ + 4x³ + 4x² = (x² + 2x)².

шаг 3.Делаем замену

Во всех логарифмах повторяется одно и то же выражение x² + 2x. Обозначим его y. Оставшиеся условия ОДЗ записываются прямо через y.

y=x2+2x,y>2
log2⁡(y+56)−log2⁡y2log2⁡(y−2)≥0

Здесь x² + 2x + 56 = y + 56, x² + 2x − 2 = y − 2, а (x² + 2x)² = y². Условие x² + 2x − 2 > 0 даёт y > 2, условие x² + 2x − 2 ≠ 1 — это y ≠ 3.

шаг 4.Метод рационализации

Числитель и знаменатель — разности логарифмов по основанию 2. Применяем метод рационализацииМетод рационализации
Если нужен только ЗНАК выражения (например, для метода интервалов), не решаем его напрямую — определяем знак по таблице: знак слева совпадает со знаком справа (на ОДЗ), а правое выражение проще. Третий столбец — ОДЗ.
loga⁡f−loga⁡g(a−1)(f−g)a>0,a≠1,f,g>0af−ag(a−1)(f−g)a>0,a≠1|f|−|g|(f−g)(f+g)любыеf−gf−gf,g≥0
Множитель (a−1) задаёт направление: при a>1 он положителен (знак как у f−g), при 0<a<1 — отрицателен, знак переворачивается.
: logₐ f − logₐ g имеет тот же знак, что (a − 1)(f − g). Замена сохраняет знак только на ОДЗ, поэтому сразу переходим к равносильной системе: рационализированное неравенство ① и ограничение ②.
log2⁡(y+56)−log2⁡y2log2⁡(y−2)−log2⁡1≥0
⟺{(2−1)((y+56)−y2)(2−1)((y−2)−1)≥01y−2>02

Ноль в знаменателе записан как log₂1 — тогда обе части дроби становятся разностями логарифмов одного основания. Условие y ≠ 3 отдельной строкой не пишем: это в точности точка разрыва дроби ①. Аргументы y + 56 и y² положительны при y > 2 автоматически.

шаг 5.Метод интервалов в y

Упрощаем ①: множители (2 − 1) = 1 в числителе и знаменателе исчезают, числитель раскладываем по теореме Виета. Затем решаем ① и ② каждое на своей оси и берём пересечение.

1(2−1)((y+56)−y2)(2−1)((y−2)−1)≥0
−(y2−y−56)y−3≥0
−(y−8)(y+7)y−3≥0
2y−2>0⟺y>2
+−+−①7−38
−∞
+∞
y
−+②2
−∞
+∞
y
пересечение238
−∞
+∞
y

Проверка по Виета для y² − y − 56: сумма корней должна равняться 1, произведение — −56. Подходят 8 и −7. Пробная точка y = 5 на интервале (3; 8): −(5 − 8)(5 + 7) : (5 − 3) = 36 : 2 = 18 > 0 — знак «+»; через простые корни знаки чередуются. Ограничение ② срезает всю левую часть решения ①: остаётся y ∈ (3; 8].

шаг 6.Обратная замена

Возвращаемся к x: подставляем y = x² + 2x в двойное неравенство и решаем каждую его половину отдельно.

3<x2+2x≤8
1)x2+2x>3⟺x2+2x−3>0
(x+3)(x−1)>0
2)x2+2x≤8⟺x2+2x−8≤0
(x+4)(x−2)≤0

Проверка по Виета для x² + 2x − 3: сумма корней должна равняться −2, произведение — −3. Подходят −3 и 1. Для x² + 2x − 8: сумма корней −2, произведение −8 — подходят −4 и 2.

шаг 7.Пересечение

Пересекаем решения обеих половин с ОДЗ. Границы −3 и 1 выколоты (строгое неравенство), границы −4 и 2 закрашены. Точка −4 всё же выпадает: там основание x + 5 равно единице.

+−+1)3−1
−∞
+∞
x
+−+2)4−2
−∞
+∞
x
ОДЗ5−4−
−∞
+∞
x
пересечение4−3−12
−∞
+∞
x

Пробная точка x = 0 на интервале (−3; 1): (0 + 3)(0 − 1) = −3 < 0 — знак «−», строгое > 0 там не выполнено. Пробная точка x = 0 на интервале (−4; 2): (0 + 4)(0 − 2) = −8 < 0 — знак «−», и это решение нестрогого ≤ 0. Точка x = 2 остаётся закрашенной: там обе части исходного неравенства равны.

ответ

x∈(−4;−3)∪(1;2]