условие

2loglog2⁡x2⁡2<1

шаг 1.Область допустимых значений

У внешнего логарифма основание — само выражение log₂x²: оно должно быть положительным и не равным единице. У внутреннего логарифма аргумент x² положителен.

ОДЗ
{x2>0log2⁡x2>0log2⁡x2≠1⟺{x≠0log2⁡x2>log2⁡1log2⁡x2≠log2⁡2⟺
{x≠0x2>1x2≠2⟺{|x|>1x≠±2

Условие x² > 1 сильнее, чем x ≠ 0, поэтому первое ограничение поглощается. x² > 1 равносильно |x| > 1, а x² ≠ 2 — условию x ≠ ±√2.

шаг 2.Упрощаем левую часть

Множитель 2 вносим в аргумент: 2log_a b = log_a b²Преобразования 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).
. Основание внешнего логарифма обозначим t = log₂x²; по ОДЗ t > 0 и t ≠ 1.
2loglog2⁡x2⁡2=loglog2⁡x2⁡22=loglog2⁡x2⁡4
t=log2⁡x2,t>0,t≠1
logt⁡4<1

Вносить множитель в аргумент здесь безопасно: аргумент 2 положителен, поэтому 2log_a 2 = log_a 2² = log_a 4. Остаётся неравенство с переменным основанием — разбираем два случая.

шаг 3.Случай 1: основание t > 1

Записываем единицу как log_t t. При t > 1 логарифм возрастаетЛогарифм и знак неравенства
Функция y=loga⁡x монотонна при x>0. При a > 1 возрастает, при 0 < a < 1 убывает.
Снятие логарифма (обе части — логарифмы одного основания):
· при a > 1: loga⁡A≶loga⁡B⟺A≶B (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: знак переворачивается, loga⁡A≤loga⁡B⟺A≥B.
Число c превращаем в логарифм того же основания: c=loga⁡ac — тогда сравниваем аргументы (не забывая A>0).
— знак неравенства сохраняется.
1)t>1
logt⁡4<logt⁡t
4<t

Условие случая t > 1 выполнено автоматически: из t > 4 следует t > 1. Решение случая 1: t > 4.

шаг 4.Случай 2: основание 0 < t < 1

Здесь логарифм убывает, поэтому при снятии логарифмов знак неравенства переворачивается.

2)0<t<1
logt⁡4<logt⁡t
4>t

Неравенство t < 4 выполнено на всём интервале (0; 1), поэтому в ответ идёт весь этот интервал. Решение случая 2: 0 < t < 1.

шаг 5.Обратная замена

Подставляем t = log₂x². Основание 2 > 1, логарифм возрастаетЛогарифм и знак неравенства
Функция y=loga⁡x монотонна при x>0. При a > 1 возрастает, при 0 < a < 1 убывает.
Снятие логарифма (обе части — логарифмы одного основания):
· при a > 1: loga⁡A≶loga⁡B⟺A≶B (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: знак переворачивается, loga⁡A≤loga⁡B⟺A≥B.
Число c превращаем в логарифм того же основания: c=loga⁡ac — тогда сравниваем аргументы (не забывая A>0).
— снимаем его, сохраняя знаки.
1)log2⁡x2>4
log2⁡x2>log2⁡24
x2>16⟺|x|>4
2)0<log2⁡x2<1
log2⁡1<log2⁡x2<log2⁡2
1<x2<2⟺1<|x|<2

Границы получаются потенцированием: 2⁴ = 16, 2⁰ = 1, 2¹ = 2. Неравенство x² > a² при a > 0 равносильно |x| > a.

шаг 6.Возвращаемся к x

Раскрываем модули. Оба условия симметричны относительно нуля, поэтому каждое даёт по два интервала.

|x|>4⟺[x<−4x>4
1<|x|<2⟺[−2<x<−11<x<2
ответ4−1−14
−2
2
−∞
+∞
x

Все шесть границ выколоты: ±1 и ±√2 исключены ОДЗ, ±4 — строгостью исходного неравенства.

ответ

x∈(−∞;−4)∪(−2;−1)∪(1;2)∪(4;+∞)