Упр.203 Задачи повышенной сложности ГДЗ Колмогоров 10-11 класс (Алгебра)
- Решите неравенства:
а) $$\log(x-3; x-4)<2$$;
б) $$2^{\log(2-x; x^2+8x+15)}<1$$;
в) $$\log\left(x^2; \frac{4x-5}{|x-2|}\right)?\frac{1}{2}$$;
г) $$\log\left(x; \log(9; 3^x-9)\right)<1$$.
а) Рассмотрим неравенство $$\log_{x-3}(x-4)<2.$$
Для области определения нужно, чтобы
$$x-3>0,\quad x-3\ne 1,\quad x-4>0,$$
то есть $$x>4.$$
При $$x>4$$ основание логарифма больше $$1$$, значит неравенство равносильно
$$x-4<(x-3)^2.$$
Тогда
$$x-4<x^2-6x+9 \\\\ x^2-7x+13>0.$$
Дискриминант:
$$D=49-52=-3<0.$$
Следовательно, $$x^2-7x+13>0$$ при всех $$x$$, удовлетворяющих ОДЗ. Значит,
$$x\in(4;+\infty).$$
б) Решим неравенство $$2^{\log_{2-x}(x^2+8x+15)}<1.$$
Так как $$2>1,$$ то это равносильно
$$\log_{2-x}(x^2+8x+15)<0.$$
Рассмотрим два случая.
1) Если $$0<2-x<1,$$ то есть $$1<x<2,$$ то при основании от $$0$$ до $$1$$ логарифм меньше нуля тогда и только тогда, когда
$$x^2+8x+15>1,$$
то есть
$$x^2+8x+14>0.$$
На промежутке $$1<x<2$$ это верно, значит получаем $$x\in(1;2).$$
2) Если $$2-x>1,$$ то есть $$x<1,$$ тогда нужно
$$0<x^2+8x+15<1.$$
Из неравенства $$x^2+8x+15<1$$ получаем
$$x^2+8x+14<0.$$
Корни:
$$x=\frac{-8\pm\sqrt{64-56}}{2}=-4\pm\sqrt2.$$
Значит,
$$-4-\sqrt2<x<-4+\sqrt2.$$
С учётом $$x<1$$ и условия $$x^2+8x+15>0$$ имеем также
$$x<-5 \quad \text{или} \quad x>-3.$$
Пересечение даёт
$$(-4-\sqrt2;-5)\cup(-3;-4+\sqrt2).$$
Итак,
$$x\in(-4-\sqrt2;-5)\cup(-3;-4+\sqrt2)\cup(1;2).$$
в) Решим неравенство $$\log_{x^2}\frac{4x-5}{|x-2|}\ge \frac12.$$
Для области определения нужно:
$$x^2>0,\quad x^2\ne 1,\quad \frac{4x-5}{|x-2|}>0,\quad x\ne 2.$$
Так как $$x^2>0$$ при $$x\ne 0,$$ а основание логарифма должно быть положительным и не равным $$1$$, то
$$x\ne 0,\quad x\ne \pm1.$$
Поскольку $$\frac{4x-5}{|x-2|}>0,$$ то при $$x\ne 2$$ имеем $$4x-5>0,$$ то есть $$x>\frac54.$$
Так как при $$x>\frac54$$ основание $$x^2>1,$$ неравенство равносильно
$$\frac{4x-5}{|x-2|}\ge x.$$
Рассмотрим случаи.
1) Если $$x>2,$$ то $$|x-2|=x-2,$$ и
$$4x-5\ge x(x-2) \\\\ x^2-6x+5\le 0 \\\\ (x-1)(x-5)\le 0.$$
С учётом $$x>2$$ получаем $$x\in(2;5].$$
2) Если $$\frac54<x<2,$$ то $$|x-2|=2-x,$$ и
$$4x-5\ge x(2-x) \\\\ x^2+2x-5\ge 0.$$
Корни:
$$x=-1\pm\sqrt6.$$
На промежутке $$\frac54<x<2$$ подходит
$$x\in[\sqrt6-1;2).$$
Объединяя, получаем
$$x\in[\sqrt6-1;2)\cup(2;5].$$
г) Решим неравенство $$\log_x\bigl(\log_9(3^x-9)\bigr)<1.$$
Для области определения нужно:
$$x>0,\quad x\ne 1,\quad \log_9(3^x-9)>0.$$
Из последнего:
$$3^x-9>1 \quad \Longrightarrow \quad 3^x>10 \quad \Longrightarrow \quad x>\log_3 10.$$
При этом $$x>1,$$ значит основание логарифма больше $$1$$, и неравенство равносильно
$$\log_9(3^x-9)<x.$$
Так как $$9^x=3^{2x},$$ получаем
$$3^x-9<9^x \\\\ 3^{2x}-3^x+9>0.$$
Положим $$t=3^x>0.$$ Тогда
$$t^2-t+9>0.$$
Дискриминант:
$$D=1-36=-35<0,$$
значит, неравенство верно при всех $$x$$, удовлетворяющих ОДЗ.
Итак,
$$x\in(\log_3 10;+\infty).$$
Ответ
а) $$\,(4;+\infty)\,;$$ б) $$\,(-4-\sqrt2;-5)\cup(-3;-4+\sqrt2)\cup(1;2)\,;$$ в) $$\,[\sqrt6-1;2)\cup(2;5]\,;$$ г) $$\,(\log_3 10;+\infty).$$









