72В. Решите неравенство  \({\lg ^4}x + 3{\lg ^3}x-4\lg x \le 0\).

Ответ

ОТВЕТ: \(\left\{ {\frac{1}{{100}}} \right\} \cup \left[ {1;\;10} \right].\)

Решение

\({\lg ^4}x + 3{\lg ^3}x-4\lg x \le 0.\)

Запишем ОДЗ:  \(x > 0.\)

Пусть  \(\lg x = t.\)  Тогда неравенство примет вид:  \({t^4} + 3{t^3}-4t \le 0.\)

Решим полученное неравенство методом интервалов:

\({t^4} + 3{t^3}-4t = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;t\left( {{t^3} + 3{t^2}-4} \right) = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = 0,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\\{{t^3} + 3{t^2}-4 = 0.}\end{array}} \right.\)

Кандидатами в целые корни полученного кубического уравнения  \({t^3} + 3{t^2}-4 = 0\)  являются делители свободного члена, равного  \(-4,\)  то есть:  \( \pm 1;\,\,\, \pm 2;\,\,\, \pm 4.\)

Подходит  \(t = 1.\)  Разделим многочлен  \({t^3} + 3{t^2}-4\)  на многочлен  \(t-1:\)

Следовательно, многочлен  \({t^3} + 3{t^2}-4\)  раскладывается на множители  \(\left( {{t^2} + 4t + 4} \right)\left( {t-1} \right).\)  Тогда:

\(t\left( {{t^3} + 3{t^2}-4} \right) = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;t\left( {{t^2} + 4t + 4} \right)\left( {t-1} \right) = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = 0,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,}\\{{{\left( {t + 2} \right)}^2} = 0,}\\{t-1 = 0\;\;\;\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = 0,\;\;}\\{t = -2,}\\{t = 1.\;\;\,}\end{array}} \right.\)

\(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = -2,\;\;}\\{0 \le t \le 1}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{\lg x = -2,\;\;}\\{0 \le \lg x \le 1}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{\lg x = \lg \frac{1}{{100}},\;\;\;\;}\\{\lg 1 \le \lg x \le \lg 10}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{1}{{100}},\;\;}\\{1 \le x \le 10.}\end{array}} \right.\)

Таким образом, решением исходного неравенства является:  \(x \in \left\{ {\frac{1}{{100}}} \right\} \cup \left[ {1;\;10} \right].\)

Ответ:  \(\left\{ {\frac{1}{{100}}} \right\} \cup \left[ {1;\;10} \right].\)