условие

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

шаг 1.Область допустимых значений

Аргумент x² логарифма положителен при всех x, кроме нуля; аргумент 2x + 3 должен быть положителен.

ОДЗ
{x2>02x+3>0⟺{x≠0x>−1,5

Основание степени |x| положительно при x ≠ 0 — отдельного ограничения оно не даёт.

шаг 2.Приводим левую часть к одной величине

Обозначим y = 3^{log₂|x|}. Логарифм квадрата выносится с модулемПреобразования 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).
, а второе слагаемое переписывается по тождеству a^{log_b c} = c^{log_b a}. Оба слагаемых оказываются кратны y².
y=3log2⁡|x|
31+log2⁡x2=3⋅32log2⁡|x|=3y2
|x|log2⁡9=|x|2log2⁡3=(3log2⁡|x|)2=y2
3y2+2y2=5y2=5⋅32log2⁡|x|

log₂ x² = 2 log₂ |x|, log₂ 9 = 2 log₂ 3. Тождество a^{log_b c} = c^{log_b a} превращает |x|^{log₂3} в 3^{log₂|x|}.

шаг 3.Приводим правую часть

Дробь 1/3 — это 3⁻¹, а логарифм по основанию 0,5 отличается от логарифма по основанию 2 только знаком. Два минуса дают плюс.

(13)log0,5⁡(2x+3)=3−log0,5⁡(2x+3)=3log2⁡(2x+3)
5⋅32log2⁡|x|≤5⋅3log2⁡(2x+3)

log₀,₅ A = log₂ A / log₂ 0,5 = −log₂ A.

шаг 4.Снимаем основание степени и логарифм

Делим обе части на 5. 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 переходим к показателям степени; функция log₂ тоже возрастает, поэтому снимаем и её.
2log2⁡|x|≤log2⁡(2x+3)
log2⁡x2≤log2⁡(2x+3)
x2≤2x+3
x2−2x−3≤0
(x−3)(x+1)≤0

Проверка по Виета: для x² − 2x − 3 сумма корней должна равняться 2, произведение — −3. У нас 3 + (−1) = 2 и 3 · (−1) = −3 — оба сходятся.

шаг 5.Метод интервалов

Корни −1 и 3 закрашены (нестрогое ≤). Пересекаем с ОДЗ: точка x = 0 выколота, а левая граница ОДЗ x > −1,5 слабее найденного условия.

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

Парабола ветвями вверх, корни закрашены: трёхчлен неположителен между корнями. Проверка: x = 1 ⇒ слева 3 + 2 = 5, справа 5 · 3^{log₂5} ≈ 65 ✓. Проверка: x = −1 ⇒ слева 5, справа 5 · 3⁰ = 5, нестрогое ≤ выполняется ✓. Проверка: x = 4 ⇒ слева 405, справа ≈ 234 — точка не подходит, и в ответ она не входит ✓.

ответ

x∈[−1;0)∪(0;3]