условие

log22(3x+1)+log3x+1222log2(3x+1)22log3x+14+60

шаг 1.Область допустимых значений

Выражение 3x + 1 стоит и аргументом логарифма по основанию 2, и основанием двух других логарифмов: оно обязано быть положительным и не равным единице.

ОДЗ
{3x+1>03x+11{x>13x0

Аргументы (3x + 1)², 2 и 4 положительны автоматически — новых ограничений они не дают.

шаг 2.Замена переменной

Обозначим u = log₂(3x + 1). Логарифмы с основанием 3x + 1 взаимно обратны к нему, а чётные степени в аргументах выносятся множителями.

u=log2(3x+1)
log3x+12=1u
log2(3x+1)2=2log2(3x+1)=2u
log3x+14=2log3x+12=2u
u2+1u24u4u+60

Формула перехода к новому основанию логарифма: log_b a = 1 / log_a b. По ОДЗ 3x + 1 ≠ 1, поэтому u ≠ 0 и обе дроби определены.

шаг 3.Вторая замена

Слагаемые группируются в сумму u + 1/u: её квадрат даёт u² + 1/u² с добавкой 2. Обозначим s = u + 1/u — неравенство сворачивается в полный квадрат.

s=u+1u
s2=u2+2+1u2u2+1u2=s22
s224s+60
s24s+40
(s2)20
s=2

Квадрат неотрицателен при любом s, поэтому (s − 2)² ≤ 0 выполняется в единственной точке s = 2.

шаг 4.Обратная замена

Из s = 2 находим u, затем возвращаемся к x. Проверяем, что найденная точка лежит в ОДЗ.

u+1u=2
u22u+1u=0
(u1)2u=0u=1
log2(3x+1)=1
3x+1=2
x=13
ответ0
13
13
+
x

Точки −1/3 и 0 выколоты по ОДЗ; ответ — единственная закрашенная точка x = 1/3, она лежит правее нуля и ОДЗ проходит. Проверка: x = 1/3 ⇒ 3x + 1 = 2, значит u = 1 и все четыре слагаемых равны 1, 1, −4, −4; вместе с шестёркой сумма равна нулю ✓.

ответ

x=13