62В. Решите неравенство  \({\log _x}2 + 3{\log _{2x}}2-6{\log _{4x}}2 \le 0\).

Ответ

ОТВЕТ: \(\left( {\frac{1}{4};\;\frac{1}{2}} \right) \cup \left[ {\frac{{\sqrt 2 }}{2};\;1} \right) \cup \left[ {4;\;\infty } \right).\)

Решение

\({\log _x}2 + 3{\log _{2x}}2-6{\log _{4x}}2 \le 0.\)

Запишем ОДЗ:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x > 0,\;\;}\\{x \ne 1,\,\,\,\,}\\{2x > 0,}\\{2x \ne 1,\,}\\{4x > 0,}\\{4x \ne 1\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x > 0,\;}\\{x \ne 1,\,\,}\\{x > 0,\;}\\{x \ne \frac{1}{2},}\\{x > 0,\;}\\{x \ne \frac{1}{4}\;}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\begin{array}{*{20}{c}}{x > 0,\;}\\{x \ne 1,\,\,}\end{array}}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{x \ne \frac{1}{2},}\\{x \ne \frac{1}{4}\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x\, \in \,\left( {0;\frac{1}{4}} \right) \cup \left( {\frac{1}{4};\frac{1}{2}} \right) \cup \left( {\frac{1}{2};1} \right) \cup \left( {1;\infty } \right).\)

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

\({\log _x}2 + 3{\log _{2x}}2-6{\log _{4x}}2 \le 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\frac{1}{{{{\log }_2}x}} + \frac{3}{{{{\log }_2}\left( {2x} \right)}}-\frac{6}{{{{\log }_2}\left( {4x} \right)}} \le 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \,\;\;\;\,\frac{1}{{{{\log }_2}x}} + \frac{3}{{1 + {{\log }_2}x}}-\frac{6}{{2 + {{\log }_2}x}} \le 0.\)

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

\(\frac{1}{t} + \frac{3}{{t + 1}}-\frac{6}{{t + 2}} \le 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\frac{{{t^2} + 2t + t + 2 + 3{t^2} + 6t-6{t^2}-6t}}{{t\left( {t + 1} \right)\left( {t + 2} \right)}} \le 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

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

Решим полученное неравенство методом интервалов:

Следовательно, решением полученного неравенства является:  \(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{-2 < t < -1,}\\{-\frac{1}{2} \le t < 0,\,}\\{t \ge 2.\;\;\;\;\,\;\;\;\;\,}\end{array}} \right.\)

Вернёмся к прежней переменной:

\(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{-2 < {{\log }_2}x < -1,}\\{-\frac{1}{2} \le {{\log }_2}x < 0,\,}\\{{{\log }_2}x \ge 2\,\,\;\;\;\;\;\;\;\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_2}\frac{1}{4} < {{\log }_2}x < {{\log }_2}\frac{1}{2},\,\,}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{{{\log }_2}{2^{-\frac{1}{2}}} \le {{\log }_2}x < {{\log }_2}1,}\\{{{\log }_2}x \ge {{\log }_2}4\,\,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,\;\;\;\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{1}{4} < x < \frac{1}{2},\,\,}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{{\sqrt 2 }}{2} \le x < 1,}\\{x \ge 4\,\,\;\;\;\;\;\;\;\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\,x \in \left( {\frac{1}{4};\;\frac{1}{2}} \right) \cup \left[ {\frac{{\sqrt 2 }}{2};\;1} \right) \cup \left[ {4;\;\infty } \right).\)

Так как ОДЗ  \(x\, \in \,\left( {0;\frac{1}{4}} \right) \cup \left( {\frac{1}{4};\frac{1}{2}} \right) \cup \left( {\frac{1}{2};1} \right) \cup \left( {1;\infty } \right),\)  то решение исходного неравенства будет иметь вид:  \(x \in \left( {\frac{1}{4};\;\frac{1}{2}} \right) \cup \left[ {\frac{{\sqrt 2 }}{2};\;1} \right) \cup \left[ {4;\;\infty } \right).\)

Ответ:  \(\left( {\frac{1}{4};\;\frac{1}{2}} \right) \cup \left[ {\frac{{\sqrt 2 }}{2};\;1} \right) \cup \left[ {4;\;\infty } \right).\)