2В. Решите неравенство  \({\log _{x-1}}\left( {5-x} \right) \cdot {\log _{x-1}}x \ge 0\).

Ответ

ОТВЕТ: \(\left( {1;\;2} \right) \cup \left( {2;\;4} \right].\)

Решение

\({\log _{x-1}}\left( {5-x} \right) \cdot {\log _{x-1}}x \ge 0.\)

Запишем ОДЗ:  \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{5-x > 0,}\\{x > 0,\,\;\;\;\;}\\{x-1 > 0,}\\{x-1 \ne 1\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x < 5,}\\{x > 0,}\\{x > 1,\,}\\{x \ne 2\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x \in \left( {1;2} \right) \cup \left( {2;5} \right).\)

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:

\(\frac{{{{\log }_2}\left( {5-x} \right)}}{{{{\log }_2}\left( {x-1} \right)}} \cdot \frac{{{{\log }_2}x}}{{{{\log }_2}\left( {x-1} \right)}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\,\frac{{{{\log }_2}\left( {5-x} \right) \cdot {{\log }_2}x}}{{\log _2^2\left( {x-1} \right)}} \ge 0.\)

Решим полученное неравенство методом интервалов при условии, что  \(x \in \left( {1;2} \right) \cup \left( {2;5} \right).\)  Найдём нули числителя:

\({\log _2}\left( {5-x} \right) \cdot {\log _2}x = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_2}\left( {5-x} \right) = 0,}\\{{{\log }_2}x = 0\;\;\;\;\;\;\;\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{5-x = 1,}\\{x = 1\;\;\;\;\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 4,}\\{x = 1.}\end{array}} \right.\)

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

Таким образом, решением исходного неравенства является:  \(x \in \left( {1;\;2} \right) \cup \left( {2;\;4} \right].\)

Ответ:  \(\left( {1;\;2} \right) \cup \left( {2;\;4} \right].\)