1В. Решите неравенство  \({\log _x}\left( {4-x} \right) \cdot {\log _x}\left( {x + 1} \right) \ge 0\).

Ответ

ОТВЕТ: \(\left( {0;\;1} \right) \cup \left( {1;\;3} \right].\)

Решение

\({\log _x}\left( {4-x} \right) \cdot {\log _x}\left( {x + 1} \right) \ge 0.\)

Запишем ОДЗ:  \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{4-x > 0,}\\{x + 1 > 0,\,}\\{x > 0,\;\;\;\;\,\,}\\{x \ne 1\;\;\,\;\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x < 4,\;\;}\\{x > -1,\,}\\{x > 0,\;\,\,}\\{x \ne 1\;\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x \in \left( {0;1} \right) \cup \left( {1;4} \right).\)

Воспользуемся свойством перехода к новому основанию:  \({\log _a}b = \frac{{{{\log }_c}b}}{{{{\log }_c}a}}.\)  Запишем логарифмы в левой части исходного неравенства по основанию  2:

\(\frac{{{{\log }_2}\left( {4-x} \right)}}{{{{\log }_2}x}} \cdot \frac{{{{\log }_2}\left( {x + 1} \right)}}{{{{\log }_2}x}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\,\frac{{{{\log }_2}\left( {4-x} \right) \cdot {{\log }_2}\left( {x + 1} \right)}}{{\log _2^2x}} \ge 0.\)

Решим полученное неравенство методом интервалов при условии, что  \(x \in \left( {0;1} \right) \cup \left( {1;4} \right).\)  Найдём нули числителя:

\({\log _2}\left( {4-x} \right) \cdot {\log _2}\left( {x + 1} \right) = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_2}\left( {4-x} \right) = 0,}\\{{{\log }_2}\left( {x + 1} \right) = 0\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{4-x = 1,}\\{x + 1 = 1\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 3,}\\{x = 0.}\end{array}} \right.\)

Найдём нули знаменателя:  \(\log _2^2x \ne 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{\log _2}x \ne 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x \ne 1.\)

Таким образом, решением исходного неравенства является:   \(x \in \left( {0;\;1} \right) \cup \left( {1;\;3} \right].\)

Ответ:  \(\left( {0;\;1} \right) \cup \left( {1;\;3} \right].\)