условие

logx+5(2x2+4x+48)logx+5(x2+2x3)log2(x4+4x3+4x2)log2(x2+2x3)

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+512x2+4x+48>0x2+2x3>0,x2+2x31x4+4x3+4x2>0
x+5>0,x+51x>5,x4
D=424248=16384=368<02x2+4x+48>0
x4+4x3+4x2=x2(x+2)2=(x2+2x)2

Условия на x² + 2x − 3 удобнее оставить до замены — они превратятся в ограничения на новую переменную. Из x² + 2x − 3 > 0 следует x² + 2x > 3, 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 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).
— общий множитель сокращается, и слева остаётся отношение логарифмов по основанию 2. После этого у обеих частей одинаковый знаменатель, и всё переносим влево.
logx+5A=log2Alog2(x+5)
logx+5(2x2+4x+48)logx+5(x2+2x3)=log2(2x2+4x+48)log2(x2+2x3)
log2(2x2+4x+48)log2(x2+2x3)log2(x2+2x)2log2(x2+2x3)
log2(2x2+4x+48)log2(x2+2x)2log2(x2+2x3)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>3
log2(2y+48)log2y2log2(y3)0

Здесь 2x² + 4x + 48 = 2y + 48, x² + 2x − 3 = y − 3, а (x² + 2x)² = y². Условие x² + 2x − 3 > 0 даёт y > 3, условие x² + 2x − 3 ≠ 1 — это y ≠ 4.

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.
logaflogag(a1)(fg)a>0,a1,f,g>0afag(a1)(fg)a>0,a1|f||g|(fg)(f+g)любыеfgfgf,g0
Множитель (a1) задаёт направление: при a>1 он положителен (знак как у fg), 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(2y+48)log2y2log2(y3)log210
{(21)((2y+48)y2)(21)((y3)1)01y3>02

Ноль в знаменателе записан как log₂1 — тогда обе части дроби становятся разностями логарифмов одного основания. Условие y ≠ 4 отдельной строкой не пишем: это в точности точка разрыва дроби ①. Аргументы 2y + 48 и y² положительны при y > 3 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(21)((2y+48)y2)(21)((y3)1)0
(y22y48)y40
(y8)(y+6)y40
2y3>0y>3
++648
+
y
+3
+
y
пересечение348
+
y

Проверка по Виета для y² − 2y − 48: сумма корней должна равняться 2, произведение — −48. Подходят 8 и −6. Пробная точка y = 5 на интервале (4; 8): −(5 − 8)(5 + 6) : (5 − 4) = 33 : 1 = 33 > 0 — знак «+»; через простые корни знаки чередуются. Ограничение ② срезает всю левую часть решения ①: остаётся y ∈ (4; 8].

шаг 6.Обратная замена

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

4<x2+2x8
1)x2+2x>4x2+2x4>0
D=2241(4)=4+16=20
x=2±202=2±252=1±5
(x+1+5)(x+15)>0
2)x2+2x8x2+2x80
(x+4)(x2)0

Корни −1 ± √5 иррациональные, поэтому первую половину раскладываем через дискриминант. Проверка по Виета для x² + 2x − 8: сумма корней должна равняться −2, произведение — −8. Подходят −4 и 2.

шаг 7.Пересечение

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

++1)−1−√5−1+√5
+
x
++2)42
+
x
ОДЗ54
+
x
пересечение4−1−√5−1+√52
+
x

Пробная точка x = 0 на среднем интервале первой оси: 0² + 2·0 − 4 = −4 < 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;15)(1+5;2]