условие

x2log5xx(5x4)logx(5x)

шаг 1.Взаимно обратные логарифмы

Логарифмы слева и справа взаимно обратны: у них основание и аргумент меняются местамиПреобразования 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).
, поэтому log_x(5 − x) = 1/log_{5−x}x. У обеих частей оказывается общий знаменатель — переносим всё влево и собираем одну дробь.
logx(5x)=1log5xx
x2log5xx5x4log5xx
x2(5x4)log5xx0
x25x+4log5xx0
(x1)(x4)log5xx0

Формула перехода к новому основанию: log_b a = 1/log_a b. Проверка по Виета: для x² − 5x + 4 сумма корней должна равняться 5, произведение — 4. У нас 1 + 4 = 5 и 1 · 4 = 4 — оба сходятся.

шаг 2.Метод рационализации

В знаменателе остался логарифм с переменным основанием. Его знак даёт 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.
: log_f g имеет тот же знак, что (f − 1)(g − 1). Замена сохраняет знак только на ОДЗ, поэтому неравенство сразу переходит в равносильную систему: рационализированное неравенство ① и ограничения ② и ③.
(x1)(x4)log5xx0
{(x1)(x4)((5x)1)(x1)01x>0,x125x>0,5x13

Здесь основание f = 5 − x, аргумент g = x. Выражение x работает и аргументом первого логарифма, и основанием второго, поэтому обязано быть положительным и не равным единице — это ②. То же для 5 − x — это ③. Условие log_{5−x}x ≠ 0 отдельной строкой не пишем: это ровно точки разрыва дроби ①.

шаг 3.Неравенство ①

В знаменателе 4 − x = −(x − 4): числитель и знаменатель — одно и то же произведение, отличающееся только знаком. Точки разрыва знаменателя: 1 и 4. Каждая из них стоит и в числителе, и в знаменателе — корень суммарно чётной кратности: выколота по ОДЗ, петелька, знак через неё не меняется.

1(x1)(x4)((5x)1)(x1)0
(x1)(x4)(4x)(x1)0
(x1)(x4)(x4)(x1)0
14
+
x
Пробная точка x = 0: (0 − 1)(0 − 4)/(−(0 − 4)(0 − 1)) = 4/(−4) = −1 < 0 — знак «−». 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.
Через обе петельки знак не меняется, значит дробь отрицательна всюду, где определена: она тождественно равна −1, и нестрогое ≤ 0 выполняется. Решение ①: вся ось, кроме x = 1 и x = 4.

шаг 4.Ограничение ②

Условие ② — выражение x положительно и не равно единице.

2x>0,x1
++01
+
x

Точка x = 1 выколота: там x становится основанием, равным единице, и логарифм не определён. Знак самого x через неё не меняется. Решение ②: (0; 1) ∪ (1; +∞).

шаг 5.Ограничение ③

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

35x>0,5x1
x<5,x4
++45
+
x

Точка x = 4 выколота: там 5 − x обращается в единицу. Знак самого выражения 5 − x через неё не меняется. Решение ③: (−∞; 4) ∪ (4; 5).

шаг 6.Пересечение

Сводим три оси в одну. Неравенство ① выполняется всюду, где дробь определена, поэтому ответ совпадает с ОДЗ: ограничения ② и ③ оставляют интервал (0; 5) и вырезают из него точки 1 и 4.

14
+
x
01
+
x
45
+
x
пересечение0145
+
x
Проверка: x = 2 ⇒ слева 4/log₃ 2 ≈ 6,3, справа 6 · log₂ 3 ≈ 9,5 — неравенство верно ✓. Проверка: x = 4,5 ⇒ слева 20,25/log_{0,5} 4,5 ≈ −9,3, справа 18,5 · log_{4,5} 0,5 ≈ −8,5 ✓.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.

ответ

x(0;1)(1;4)(4;5)