условие

log4x+1⁡(5x−6)+log5x−6⁡(4x+1)≤2

шаг 1.Замена переменной

Два логарифма взаимно обратны: у них основание и аргумент меняются местами. Обозначаем первый через t — второй становится 1/t, и неравенство превращается в дробно-рациональное. Замена работает только на ОДЗ, поэтому сразу выписываем равносильную систему: неравенство ① и ограничения ② и ③.

log5x−6⁡(4x+1)=1log4x+1⁡(5x−6)
t=log4x+1⁡(5x−6)
log4x+1⁡(5x−6)+log5x−6⁡(4x+1)≤2⟺
{t+1t≤214x+1>0,4x+1≠125x−6>0,5x−6≠13

Формула перехода к новому основанию логарифма: log_b a = 1/log_a b. Выражение 4x + 1 работает и основанием, и аргументом логарифма, поэтому обязано быть положительным и не равным единице — это ②. То же для 5x − 6 — это ③.

шаг 2.Неравенство ①

Переносим двойку влево и сводим к одной дроби — в числителе появляется полный квадрат. Корень числителя t = 1 чётной кратности (петелька, знак через точку не меняется), он закрашен и войдёт в решение изолированной точкой; точка разрыва t = 0 выколота. Ровно это и утверждает неравенство КошиНеравенство Коши (AM-GM)
Для любых неотрицательных чисел среднее арифметическое всегда больше или равно их среднему геометрическому:
· среднее арифметическое a+b2
· среднее геометрическое ab
a+b2≥ab⟺a+b≥2ab
Равенство — только при a = b.
Доказательство:
a+b2−ab=a−2ab+b2=(a−b)22≥0
Квадрат всегда неотрицателен.
Пример. Возьмём два числа 2 и 8.
· среднее арифметическое 2+82=102=5
· среднее геометрическое 2⋅8=16=4
Результат: 5>4.

Популярный приём
взять a=t,b=1t при t>0: тогда ab=t⋅1t=1, поэтому t+1t≥2, равенство при t=1.
: при t > 0 сумма t + 1/t не бывает меньше 2, а равенство достигается только при t = 1.
1t+1t≤2
t2−2t+1t≤0
(t−1)2t≤0
−++①01
−∞
+∞
t
Пробная точка t = −1 на интервале (−∞; 0): (−1 − 1)²/(−1) = 4/(−1) = −4 < 0 — знак «−». Через петельку t = 1 знак не меняется, поэтому справа от нуля всюду «+». Петелька при чётной кратности
Возникает, когда корень выражения повторяется чётное количество раз.
Внутри петельки знак НЕ ставится.
Петелька показывает 0 функции и может быть только закрашенной или выколотой. Знака внутри петли быть не может, т.к. у нуля знака нет.
> 0
+ +
(−∞;a)∪(a;+∞)
≥ 0
+ +
(−∞;+∞)
< 0
+ +
⌀
≤ 0
+ +
{a}
Флаг или петелька означают «через эту точку знак выражения не меняется» — слева и справа от петли знаки одинаковые.
При знаках ≤/≥ значение петельки может быть выколото по ОДЗ.
Решение ①: t < 0 или t = 1.

шаг 3.Обратная замена

Возвращаемся к x. Знак логарифма определяем методом 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.
loga⁡f−loga⁡g(a−1)(f−g)a>0,a≠1,f,g>0af−ag(a−1)(f−g)a>0,a≠1|f|−|g|(f−g)(f+g)любыеf−gf−gf,g≥0
Множитель (a−1) задаёт направление: при a>1 он положителен (знак как у f−g), при 0<a<1 — отрицателен, знак переворачивается.
: log_f g имеет тот же знак, что (f − 1)(g − 1). Оба корня получившегося произведения выколоты — неравенство строгое. Случай t = 1 — это равенство аргумента основанию, он даёт одну изолированную точку.
t<0:log4x+1⁡(5x−6)<0
((4x+1)−1)((5x−6)−1)<0
4x(5x−7)<0
20x(x−1,4)<0
t=1:log4x+1⁡(5x−6)=1
5x−6=4x+1
x=7
+−+случай t < 001,4
−∞
+∞
x
случай t = 17
−∞
+∞
x
①01,47
−∞
+∞
x

Пробная точка x = −1 на интервале (−∞; 0): 20 · (−1) · (−1 − 1,4) = 20 · (−1) · (−2,4) = 48 > 0 — знак «+»; оба корня нечётной кратности, поэтому знаки чередуются. Во втором случае аргумент совпал с основанием: log₂₉ 29 = 1 при x = 7. Решение ①: (0; 1,4) ∪ {7}.

шаг 4.Ограничение ②

Условие ② — выражение 4x + 1 положительно и не равно единице.

24x+1>0,4x+1≠1
x>−0,25,x≠0
−++②0,25−0
−∞
+∞
x

Точка x = 0 выколота: там 4x + 1 обращается в единицу и логарифм по такому основанию не определён. Знак самого выражения 4x + 1 через неё не меняется. Решение ②: (−0,25; 0) ∪ (0; +∞).

шаг 5.Ограничение ③

Условие ③ — выражение 5x − 6 положительно и не равно единице.

35x−6>0,5x−6≠1
x>1,2,x≠1,4
−++③1,21,4
−∞
+∞
x

Точка x = 1,4 выколота: там 5x − 6 обращается в единицу. Решение ③: (1,2; 1,4) ∪ (1,4; +∞).

шаг 6.Пересечение

Сводим три оси в одну. Ограничение ③ поднимает левую границу интервала с 0 до 1,2, а изолированная точка x = 7 проходит все ограничения.

①01,47
−∞
+∞
x
②0,25−0
−∞
+∞
x
③1,21,4
−∞
+∞
x
пересечение0,25−01,21,47
−∞
+∞
x

Проверка: x = 1,3 ⇒ основание 6,2 и аргумент 0,5, логарифм отрицателен, обратный к нему тоже — сумма меньше 2 ✓. Проверка: x = 7 ⇒ log₂₉ 29 + log₂₉ 29 = 1 + 1 = 2, нестрогое ≤ выполняется ✓.

ответ

x∈(1,2;1,4)∪{7}