Тема 15. Решение неравенств

15.02 Задачи №15 из сборника И.В. Ященко

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела решение неравенств
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#105076

Решите неравенство

||        2   ||
log4(x +1) − 2 +|log2(2x+ 3)− 1|≤ 3.

Источники: Сборник И.В. Ященко 2025 г. Вариант 13

Показать ответ и решение

Найдем ОДЗ:

{      2          {x ⁄=− 1
  (x + 1) > 0   ⇔
  2x+ 3> 0         x >− 1,5

Раскроем модули. Для этого найдем, когда выражения в них обращаются в 0.

           2
  log4(x +1) − 2= 0
    log4(x+ 1)2 = 2
     (x+ 1)2 = 42
         2   2
    (x +1) − 4 = 0
(x+ 1− 4)(x +1 +4)= 0
   (x− 3)(x +5)= 0
       [x= 3
        x= −5

Заметим, что по ОДЗ значение x= − 5  не подходит.

Рассмотрим второй модуль:

log2(2x+ 3)− 1= 0
  log2(2x+ 3)= 1
    2x+ 3= 2
     2x= − 1

     x= −0,5

Изобразим числовую прямую и отметим на ней ОДЗ и промежутки раскрытия модуля.

x−−−3++−+−−131
  22

Таким образом, получаем:

  • При x≥ 3:  оба подмодульных выражения положительны.
  • При    [  1 )
x∈  − 2;3  :  первое подмодульное выражение отрицательно, а второе положительно.
  • При    (       )
x∈  − 3;− 1 ∖ {− 1}:
      2  2  оба подмодульных выражения отрицательны.

Рассмотрим каждый из случаев по отдельности:

1.
x≥ 3:  так как при данных значениях x  выражение x+ 1  строго положительно, то неравенство примет вид:
log2(x +1)− 2+ log2(2x+ 3)− 1≤ 3
   log2(x +1)+ log2(2x+ 3)≤ 6
     log2(x+ 1)(2x +3)≤ 6
      (x+ 1)(2x +3)≤ 64
         2
       2x + 5x− 61≤ 0

В левой части парабола, а значит данное неравенство выполнено на значениях x,  расположенных «между корнями» данной параболы:

D = 52+ 4⋅61⋅2 =25 +488= 513
                 √---
       x1,2 = −5±--513-
                4

Таким образом получаем, что           ---       ---
   [−-5−-√513 −5-+√-513]
x∈      4    ;    4     .  Теперь вспомним, что мы работаем в случае x ≥3,  поэтому нужно сравнить концы полученного отрезка с 3. Сравним правый конец:

     √---
−-5+--513 ∨3
    4√ ---
−5√+--513∨ 12
    513 ∨17
  513> 289

Значит,         √ ---
    −5+---513-
3 <     4    .

Заметим, что левой конец отрезка отрицательный, тогда в данном случае итогом будет

   [  −5 +√513-]
x∈  3;----4---- .
2.
   [ 1  )
x∈  −2;3  :  так как при данных значениях x  выражение x+ 1  снова строго положительно, то неравенство примет вид:
2− log2(x +1)+ log2(2x+ 3)− 1≤ 3
          ( 2x+ 3)
       log2  x-+1-  ≤ 2

          2x+-3 ≤ 4
           x+ 1
       2x-+-3−-4x−-4≤ 0
           x+ 1
          2x+-1 ≥ 0
           x+ 1

По методу интервалов:

x−−+−+11
  2

Таким образом, мы понимаем, что промежуток [     )
 − 1;3
   2 полностью содержится среди решений данного неравенства, значит, неравенство верно для всех

   [  1 )
x∈  − 2;3  .
3.
   (  3  1)
x∈  − 2;−2  ∖{− 1} :  в данном случае мы уже не можем утверждать, что x+ 1  будет строго больше нуля, и тем самым мы не можем избавиться от степени, неравенство примет вид:
            2
2− log4(x+ 1) + 1− log2(2x +3)≤ 3
   log4(x+ 1)2+ log2(2x +3)≥ 0

Покажем, что данное неравенство не выполняется ни для каких    (      )
x∈  − 3;− 1 ∖{− 1}.
      2  2

Пусть f(x)= log2(2x + 3),  g(x)= log4(x+ 1)2,  покажем, что f(x)+g(x)< 0:

  • f(x)  — монотонно возрастающая функция, значит, для любого    (      )
x∈  − 3;− 1  ∖{−1}
      2  2 верно, что

           (  1)      (    1   )
f(x)< f − 2  = log2 − 2⋅2 +3  = 1.
  • Исследуем на монотонность g(x) =log4(x +1)2 :

    g′(x)= --2(x-+2-1)--.
      (x+ 1) ⋅ln4

    Таким образом, мы понимаем, что данная функция является монотонно возрастающей при x > −1  и монотонно убывающей при x< −1,  причем, заметим, что g(x)  симметрична относительно прямой x= −1,  отсюда получаем, что для любого    (       )
x ∈  − 3;− 1 ∖{−1}
      2   2 верно

          (   )      (      )2
g(x)< g  − 1 = log   − 1 + 1 = log  1= −1.
         2      4   2          4 4

Отсюда, мы получаем, что для любого    (       )
x∈  − 3;− 1 ∖{− 1}
      2  2 верно, что

            (  1)    (  1)
f(x)+ g(x)< f  −2  + g − 2  = 1− 1= 0.

Следовательно, данное неравенство не выполняется при данных значениях x.

Итогом является объединение промежутков из первых двух случаев, то есть

   [         √---]
x∈  −0,5; −-5+-513 .
            4
Ответ:

[    √ ---  ]
− 0,5;--513-− 5
        4

Критерии оценки

Содержание критерия

Балл

Обоснованно получен верный ответ

2

Обоснованно получен ответ, отличающийся от верного исключением/включением граничных точек,

1

ИЛИ

получен неверный ответ из-за вычислительной ошибки, но при этом имеется верная последовательность всех шагов решения

Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше

0

Максимальный балл

2

При этом в первом случае выставления 1 балла допускаются только ошибки в строгости неравенства: «<  » вместо «≤ » или наоборот. Если в ответ включено значение переменной, при котором одна из частей неравенства не имеет смысла, то выставляется оценка «0 баллов».

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!