условие

(log23x+1log22xlog2(4x)+logx4(256x7)):(8+127x16)0

шаг 1.Область допустимых значений

Аргументы логарифмов положительны, основание x/4 не равно единице, знаменатель первой дроби и знаменатель 127/(x − 16) в ноль не обращаются. Кроме того, делитель — вторая скобка — тоже не равен нулю.

ОДЗ
log22xlog2(4x)=0x=12илиx=4
8+127x16=0x=18
{x>0x18,x12x4,x16

В переменной t = log₂ x знаменатель первой дроби равен t² − t − 2 = (t + 1)(t − 2), он зануляется при t = −1 и t = 2, то есть при x = 1/2 и x = 4. Вторая скобка равна (8x − 1)/(x − 16): числитель зануляется при x = 1/8, знаменатель — при x = 16.

шаг 2.Упрощаем первую скобку

Обозначим t = log₂ x. Числитель первой дроби — сумма кубов, знаменатель раскладывается на множители; общий множитель (t + 1) сокращается. Второй логарифм переводим к основанию 2.

t=log2x
log22xlog2(4x)=t2(2+t)=(t+1)(t2)
log23x+1=t3+1=(t+1)(t2t+1)
(t+1)(t2t+1)(t+1)(t2)=t2t+1t2
logx4(256x7)=log2(256x7)log2x4=8+7tt2
t2t+1t2+8+7tt2=t2+6t+9t2=(t+3)2t2

Сумма кубов: a³ + b³ = (a + b)(a² − ab + b²) при b = 1. Сокращение (t + 1) допустимо: по ОДЗ x ≠ 1/2, то есть t ≠ −1 — делитель не равен нулю, корень не теряем. Полный квадрат: t² + 6t + 9 = (t + 3)².

шаг 3.Упрощаем вторую скобку

Приводим вторую скобку к одной дроби и записываем оба числа как степени двойки — тогда и числитель, и знаменатель станут разностями степеней с основанием 2.

8+127x16=8(x16)+127x16=8x1x16
8x1x16=2t+3202t24

8x = 2³ · 2ᵗ = 2^{t+3}, 1 = 2⁰, x = 2ᵗ, 16 = 2⁴.

шаг 4.Метод рационализации

Деление на дробь — умножение на обратную. У обеих разностей степеней основание 2 > 1, поэтому по методу 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.
каждая из них имеет тот же знак, что разность показателей степени. Ограничений ОДЗ такая замена не добавляет: показательная функция определена при любом t.
(t+3)2t2:2t+3202t240
(t+3)2(2t24)(t2)(2t+320)0
(t+3)2(t4)(t2)(t+3)0

Разность 2ᵗ − 2⁴ имеет тот же знак, что t − 4; разность 2^{t+3} − 2⁰ — тот же знак, что t + 3. Общий множитель (t + 3) не сокращаем: он нужен на оси, чтобы правильно учесть кратность точки t = −3.

шаг 5.Метод интервалов

Точка t = −3 — общий ноль числителя и знаменателя суммарной нечётной кратности (2 + 1 = 3), знак через неё меняется, а сама она выколота. Точка разрыва t = 2 выколота, корень числителя t = 4 закрашен (нестрогое ≥). Ограничение ОДЗ t ≠ −1 в упрощённом выражении уже не видно — выносим его на отдельную ось.

++неравенство324
+
t
ОДЗ3124
+
t
пересечение3124
+
t

Пробная точка t = 0 на интервале (−3; 2): (0 + 3)²(0 − 4) / ((0 − 2)(0 + 3)) = 9 · (−4) / (−6) = 6 > 0 — знак «+»; через все точки суммарная кратность нечётная, знаки чередуются. ОДЗ выкалывает t = −1 внутри интервала (−3; 2) и закрытую границу t = 4. Решение: −3 < t < −1, или −1 < t < 2, или t > 4.

шаг 6.Обратная замена

Возвращаемся к x по формуле x = 2ᵗ. Показательная функция с основанием степени 2 > 1 возрастает, поэтому порядок границ сохраняется, а все они остаются выколотыми.

x=2t
3<t<118<x<121<t<212<x<4t>4x>16
ответ416
18
12
+
x

Проверка: x = 1 (t = 0) ⇒ первая скобка равна 9/(−2) = −4,5, вторая равна 7/(−15), частное положительно ✓. Проверка: x = 8 (t = 3) ⇒ первая скобка равна 36, вторая равна 63/(−8), частное отрицательно — точка не подходит, и в ответ она не входит ✓.

ответ

x(18;12)(12;4)(16;+)