67В. Решите неравенство  \(\frac{{{{\log }_4}\left( {16{x^4}} \right) + 11}}{{\log _4^2x-9}} \ge -1\).

Ответ

ОТВЕТ: \(\left( {0;\;\frac{1}{{64}}} \right) \cup \left\{ {\frac{1}{{16}}} \right\} \cup \left( {64;\;\infty } \right).\)

Решение

\(\frac{{{{\log }_4}\left( {16{x^4}} \right) + 11}}{{\log _4^2x-9}} \ge -1.\)

Запишем ограничения на подлогарифмические выражения:  \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x > 0,\;\;\;\;\,}\\{16{x^4} > 0}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x > 0.\)

\(\frac{{{{\log }_4}\left( {16{x^4}} \right) + 11}}{{\log _4^2x-9}} \ge -1\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\frac{{2 + 4{{\log }_4}\left| x \right| + 11}}{{\log _4^2x-9}} + 1 \ge 0.\)

Так как  \(x > 0,\)  то  \({\log _4}\left| x \right| = {\log _4}x.\)  Тогда полученное неравенство примет вид:

\(\frac{{2 + 4{{\log }_4}x + 11}}{{\log _4^2x-9}} + 1 \ge 0.\)

Пусть  \({\log _4}x = t.\)  Тогда неравенство будет иметь вид:

\(\frac{{4t + 13}}{{{t^2}-9}} + 1 \ge 0\;\;\; \Leftrightarrow \,\;\;\;\frac{{{t^2} + 4t + 4}}{{{t^2}-9}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\frac{{{{\left( {t + 2} \right)}^2}}}{{\left( {t-3} \right)\left( {t + 3} \right)}} \ge 0.\)

Решим полученное неравенство методом интервалов:

\(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t < -3,}\\{t = -2,}\\{t > 3\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_4}x < -3,}\\{{{\log }_4}x = -2,}\\{{{\log }_4}x > 3\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_4}x < {{\log }_4}\frac{1}{{64}},}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_4}x = {{\log }_4}\frac{1}{{16}},}\\{{{\log }_4}x > {{\log }_4}64\,\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{0 < x < \frac{1}{{64}},}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{1}{{16}},\;\;\;\;\;\,}\\{x > 64\,\;\;\;\;\;\;\,}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;x \in \left( {0;\;\frac{1}{{64}}} \right) \cup \left\{ {\frac{1}{{16}}} \right\} \cup \left( {64;\;\infty } \right).\)

Ответ:  \(\left( {0;\;\frac{1}{{64}}} \right) \cup \left\{ {\frac{1}{{16}}} \right\} \cup \left( {64;\;\infty } \right).\)