условие

21+log3x2+2|x|log344(12)log13(3x+4)

шаг 1.Область допустимых значений

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

ОДЗ
{x2>0|x|>03x+4>0{x0x>43

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

В первом слагаемом отделяем множитель 2. Во втором записываем |x| по основному логарифмическому тождеству как 3 в степени log₃|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 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).
— после этого множители в показателе степени можно поменять местами.
21+log3x2=22log3x2
|x|log34=(3log3|x|)log34=3log3|x|log34=
=(3log34)log3|x|=4log3|x|
4log3|x|=(22)log3|x|=22log3|x|=2log3x2
21+log3x2+2|x|log34=42log3x2

Основное логарифмическое тождество: a в степени logₐb равно b (при b > 0). 2 log₃|x| = log₃|x|² = log₃x² — под чётной степенью модуль исчезает. Оба слагаемых левой части оказались равны 2 · 2^(log₃x²), в сумме получается учетверённая степень.

шаг 3.Приводим правую часть к основанию степени 2

Основание логарифма 1/3 — это 3⁻¹, поэтому этот логарифм отличается от log₃ только знаком. Само основание степени 1/2 — это 2⁻¹, и два минуса в показателе степени дают плюс.

13=31log13(3x+4)=log3(3x+4)
(12)log13(3x+4)=(21)log3(3x+4)=2log3(3x+4)
42log3x242log3(3x+4)

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 4 > 0 и сравниваем показатели степени: функция 2ᵗ возрастает (основание степени 2 > 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: aAaBAB (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: aAaBAB (знак переворачивается).
поэтому знак неравенства сохраняется.
42log3x242log3(3x+4)|:4
2log3x22log3(3x+4)
log3x2log3(3x+4)

шаг 5.Снимаем логарифм и решаем неравенство

Логарифм по основанию 3 > 1 возрастает,Логарифм и знак неравенства
Функция y=logax монотонна при x>0. При a > 1 возрастает, при 0 < a < 1 убывает.
Снятие логарифма (обе части — логарифмы одного основания):
· при a > 1: logaAlogaBAB (знак сохраняется).
· при 0 < a < 1: знак переворачивается, logaAlogaBAB.
Число c превращаем в логарифм того же основания: c=logaac — тогда сравниваем аргументы (не забывая A>0).
поэтому знак неравенства сохраняется. Положительность обоих аргументов уже записана в ОДЗ, лишних решений не появится.
log3x2log3(3x+4)
x23x+4
x23x40
(x+1)(x4)0
++14
+
x

По теореме Виета для x² − 3x − 4 = 0: сумма корней равна 3, произведение равно −4. Подбираем x₁ = −1 и x₂ = 4, отсюда x² − 3x − 4 = (x + 1)(x − 4). Пробная точка x = 0: (0 + 1)(0 − 4) = −4 < 0 — знак «−» на среднем интервале, чередование «+, −, +». Оба корня закрашены (нестрогое ≤).

шаг 6.Пересечение с ОДЗ

Из отрезка [−1; 4] выбрасываем точку x = 0 — там не определены ни log₃x², ни степень с основанием степени |x|. Условие x > −4/3 выполняется автоматически.

неравенство14
+
x
ОДЗ0
43
+
x
пересечение104
43
+
x

Граница ОДЗ x = −4/3 лежит левее отрезка [−1; 4] и на ответ не влияет. Точка x = 0 лежит внутри отрезка, поэтому он распадается на два промежутка.

ответ

x[1;0)(0;4]