условие

3log2⁡x2+2⋅|x|log2⁡9≤3⋅(13)log0,5⁡(2x+3)

шаг 1.Область допустимых значений

Аргументы логарифмов положительны, основание степени |x| — тоже.

ОДЗ
{x2>0|x|>02x+3>0⟺{x≠0x>−1,5

Степень с произвольным действительным показателем степени определена только при положительном основании степени, поэтому нужно |x| > 0. Условия x² > 0 и |x| > 0 равносильны одному и тому же x ≠ 0.

шаг 2.Оба слагаемых слева одинаковы

Второе слагаемое приводим к основанию степени 3. Записываем |x| по основному логарифмическому тождеству как 2 в степени log₂|x|Преобразования 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).
— после этого множители в показателе степени можно поменять местами.
|x|log2⁡9=(2log2⁡|x|)log2⁡9=2log2⁡|x|⋅log2⁡9=
=(2log2⁡9)log2⁡|x|=9log2⁡|x|
9log2⁡|x|=(32)log2⁡|x|=32log2⁡|x|=3log2⁡x2
3log2⁡x2+2⋅|x|log2⁡9=3⋅3log2⁡x2

Основное логарифмическое тождество: a в степени logₐb равно b (при b > 0). 2 log₂|x| = log₂|x|² = log₂x² — под чётной степенью модуль исчезает. Оба слагаемых левой части оказались одинаковыми: 1 + 2 = 3 таких слагаемых.

шаг 3.Приводим правую часть к основанию степени 3

Основание логарифма 0,5 — это 2⁻¹, поэтому log₀,₅ отличается от log₂ только знаком. Само основание степени 1/3 — это 3⁻¹, и два минуса в показателе степени дают плюс.

0,5=12=2−1⟹log0,5⁡(2x+3)=−log2⁡(2x+3)
(13)log0,5⁡(2x+3)=(3−1)−log2⁡(2x+3)=3log2⁡(2x+3)
3⋅3log2⁡x2≤3⋅3log2⁡(2x+3)

Переход к новому основанию логарифма: log_{aᵏ}b = (1/k) · logₐb. При k = −1 получаем log_{1/a}b = −logₐb.

шаг 4.Снимаем основание степени

Делим обе части на 3 > 0 и сравниваем показатели степени: функция 3ᵗ возрастает (основание степени 3 > 1),Показательная функция и знак неравенства
Функция y=ax монотонна на ℝ. Направление зависит от основания: при a > 1 растёт, при 0 < a < 1 убывает.
a > 1: возрастает 0 1 x₁ ax₁ x₂ ax₂
x₁ < x₂ ⟹ ax₁ < ax₂ — знак сохраняется
0 < a < 1: убывает 0 1 x₁ ax₁ x₂ ax₂
x₁ < x₂ ⟹ ax₁ > ax₂ — знак переворачивается
Переход «значения → показатели» работает так:
· при a > 1: aA≤aB⟺A≤B (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aA≤aB⟺A≥B (знак переворачивается).
поэтому знак неравенства сохраняется.
3⋅3log2⁡x2≤3⋅3log2⁡(2x+3)|:3
3log2⁡x2≤3log2⁡(2x+3)
log2⁡x2≤log2⁡(2x+3)

шаг 5.Снимаем логарифм и решаем неравенство

Логарифм по основанию 2 > 1 возрастает,Логарифм 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).
поэтому знак неравенства сохраняется. Положительность обоих аргументов уже записана в ОДЗ, лишних решений не появится.
log2⁡x2≤log2⁡(2x+3)
x2≤2x+3
x2−2x−3≤0
(x+1)(x−3)≤0
+−+1−3
−∞
+∞
x

По теореме Виета для x² − 2x − 3 = 0: сумма корней равна 2, произведение равно −3. Подбираем x₁ = −1 и x₂ = 3, отсюда x² − 2x − 3 = (x + 1)(x − 3). Пробная точка x = 0: (0 + 1)(0 − 3) = −3 < 0 — знак «−» на среднем интервале, чередование «+, −, +». Оба корня закрашены (нестрогое ≤).

шаг 6.Пересечение с ОДЗ

Из отрезка [−1; 3] выбрасываем точку x = 0 — там не определены ни log₂x², ни степень с основанием степени |x|. Условие x > −1,5 выполняется автоматически.

неравенство1−3
−∞
+∞
x
ОДЗ1,5−0
−∞
+∞
x
пересечение1,5−1−03
−∞
+∞
x

Граница ОДЗ x = −1,5 лежит левее отрезка [−1; 3] и на ответ не влияет. Точка x = 0 лежит внутри отрезка, поэтому он распадается на два промежутка.

ответ

x∈[−1;0)∪(0;3]