условие
шаг 1.Сводим к одному логарифму
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 ().
По теореме Виета для x² − 9x + 20 = 0 сумма корней должна равняться 9, произведение — 20. Подбираем 4 и 5, отсюда x² − 9x + 20 = (x − 4)(x − 5). Дальше (x − 4) : (4 − x) = −1, а (5 − x)(x − 5) = −(x − 5)², поэтому произведение двух минусов даёт (x − 5)².
шаг 2.Метод рационализации
Условие ② — аргументы обоих логарифмов положительны, условие ③ — основание положительно и не равно единице. Дальше решаем ①, ② и ③ по очереди, в конце берём пересечение.
шаг 3.Неравенство ①
Вычисляем оба множителя ①: каждый из них — разность квадратов, раскладываем по формуле a² − b² = (a − b)(a + b).
Минус перед произведением оставляем — знак расставит пробная точка. Пробная точка x = 0: −3(0 − 1)(0 − 3)(2·0 − 7) = −3·(−1)·(−3)·(−7) = 63 > 0 → на интервале (−∞; 1) знак «+». Корни 1, 3 и 3,5 закрашены (нестрогое ≤), все простые, знаки чередуются. Решение ①: 1 ≤ x ≤ 3 или x ≥ 3,5.
шаг 4.Ограничение ②
Оба аргумента дают одно и то же условие. Знак дроби (5 − x) : (4 − x) совпадает со знаком произведения (5 − x)(4 − x), а дробь 1 : (x² − 9x + 20) положительна ровно тогда, когда положителен сам трёхчлен.
При замене дроби на произведение знак не меняется: числитель и знаменатель одного знака ровно тогда, когда их произведение положительно. Пробная точка x = 0: (0 − 5)(0 − 4) = 20 > 0 → на интервале (−∞; 4) знак «+». Точки 4 и 5 выколоты (строгое >). Решение ②: x < 4 или x > 5.
шаг 5.Ограничение ③
Основание B = (x − 2)² — чётная степень: оно положительно всюду, кроме x = 2. Ещё две точки выкалывает условие B ≠ 1.
Чётная степень (x − 2)² неотрицательна при любом x и обращается в ноль лишь при x = 2, поэтому (x − 2)² > 0 равносильно x ≠ 2. Из x − 2 = 1 и x − 2 = −1 получаем ещё две выколотые точки 3 и 1: при них основание логарифма равно единице. Решение ③: вся ось, кроме точек 1, 2 и 3.
шаг 6.Пересечение
Сводим три оси в одну — берём пересечение решений ①, ② и ③. Ограничение ② отрезает промежуток от 4 до 5, ограничение ③ выкалывает точки 1, 2 и 3, которые на оси ① были закрашены.
Точка 3,5 остаётся закрашенной: она проходит все три условия. Границы 1 и 3 из ① выколоты ограничением ③, границы 4 и 5 — ограничением ②.