60В. Решите неравенство  \({\log _2}\left( {0,5x} \right) \ge {\log _{16x}}2 \cdot {\log _4}\left( {16{x^4}} \right)\).

Ответ

ОТВЕТ: \(\left( {\frac{1}{{16}};\frac{1}{8}} \right] \cup \left[ {4;\infty } \right).\)

Решение

\({\log _2}\left( {0,5x} \right) \ge {\log _{16x}}2 \cdot {\log _4}\left( {16{x^4}} \right).\)

Запишем ОДЗ:  \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{0,5x > 0,}\\{16x > 0,\;}\\{16 \ne 1,\,\,\,\;\,}\\{16{x^4} > 0}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x > 0,\;\;\,}\\{x \ne \frac{1}{{16}},}\\{x \ne 0\,\;\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x\, \in \,\left( {0;\frac{1}{{16}}} \right) \cup \left( {\frac{1}{{16}};\infty } \right).\)

Воспользуемся свойством:  \({\log _a}b = \frac{1}{{{{\log }_b}a}}.\)

\({\log _2}\left( {0,5x} \right) \ge {\log _{16x}}2 \cdot {\log _4}\left( {16{x^4}} \right)\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\,{\log _2}\frac{x}{2}-\frac{{\frac{1}{2}{{\log }_2}\left( {16{x^4}} \right)}}{{{{\log }_2}\left( {16x} \right)}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;{\log _2}x-1-\frac{{\frac{1}{2}\left( {{{\log }_2}16 + {{\log }_2}{x^4}} \right)}}{{{{\log }_2}16 + {{\log }_2}x}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{\log _2}x-1-\frac{{2 + 2{{\log }_2}\left| x \right|}}{{4 + {{\log }_2}x}} \ge 0.\)

Так как  ОДЗ  \(x\, \in \,\left( {0;\frac{1}{{16}}} \right) \cup \left( {\frac{1}{{16}};\infty } \right),\)  то  \(\left| x \right| = x.\)

Тогда полученное неравенство примет вид:  \({\log _2}x-1-\frac{{2 + 2{{\log }_2}x}}{{4 + {{\log }_2}x}} \ge 0.\)

Пусть  \({\log _2}x = t.\)  Тогда последнее неравенство примет вид:

\(t-1-\frac{{2 + 2t}}{{t + 4}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\frac{{{t^2}-t + 4t-4-2-2t}}{{t + 4}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\frac{{{t^2} + t-6}}{{t + 4}} \ge 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\frac{{\left( {t-2} \right)\left( {t + 3} \right)}}{{t + 4}} \ge 0.\)

Решим полученное неравенство методом интервалов:

Следовательно, решением полученного неравенства является:  \(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{-4 < t \le -3\,,}\\{t \ge 2.\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;}\end{array}} \right.\)

Вернёмся к прежней переменной:

\(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{-4 < {{\log }_2}x \le -3\,,}\\{{{\log }_2}x \ge 2\,\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_2}\frac{1}{{16}} < {{\log }_2}x \le {{\log }_2}\frac{1}{8},}\\{{{\log }_2}x \ge {{\log }_2}4\;\;\;\;\,\;\,\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{1}{{16}} < x \le \frac{1}{8},}\\{x \ge 4\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left( {\frac{1}{{16}};\frac{1}{8}} \right] \cup \left[ {4;\infty } \right).\)

Так как ОДЗ  \(x\, \in \,\left( {0;\frac{1}{{16}}} \right) \cup \left( {\frac{1}{{16}};\infty } \right),\)  то решение исходного неравенства будет иметь вид:  \(x \in \left( {\frac{1}{{16}};\frac{1}{8}} \right] \cup \left[ {4;\infty } \right).\)

Ответ:  \(\left( {\frac{1}{{16}};\frac{1}{8}} \right] \cup \left[ {4;\infty } \right).\)