Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 15 № 507254
i

Ре­ши­те не­ра­вен­ство:

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби минус 10 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­ме­ним  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби на  минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x, пе­ре­не­сем по­лу­чен­ное вы­ра­же­ние в пра­вую часть и при­ме­ним на об­ла­сти опре­де­ле­ния фор­му­лу суммы ло­га­риф­мов. По­лу­чим:

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби минус 10 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 1 минус 10x пра­вая круг­лая скоб­ка .

Тогда ис­ход­ное урав­не­ние рав­но­силь­но си­сте­мам:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби минус 10 боль­ше 0, ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 1 минус 10x пра­вая круг­лая скоб­ка конец си­сте­мы . рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби минус 10 боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 мень­ше или равно x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 1 минус 10x конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x минус 10 мень­ше или равно x в кубе плюс 3x в квад­ра­те минус 10x конец си­сте­мы . рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x мень­ше дробь: чис­ли­тель: минус 3 минус 3 ко­рень из 5 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби или x боль­ше дробь: чис­ли­тель: минус 3 плюс 3 ко­рень из 5 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , x в квад­ра­те плюс 3x минус 10 мень­ше или равно x левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x минус 10 пра­вая круг­лая скоб­ка конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше дробь: чис­ли­тель: минус 3 плюс 3 ко­рень из 5 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x минус 10 пра­вая круг­лая скоб­ка \geqslant0 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но x боль­ше или равно 2.

Ответ: левая квад­рат­ная скоб­ка 2; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

При­ме­ча­ние.

Выше мы вос­поль­зо­ва­лись тем, что число, боль­шее по­ло­жи­тель­но­го, по­ло­жи­тель­но:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, y боль­ше 0, x мень­ше y конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x мень­ше y. конец си­сте­мы .

За­пом­ним этот прием, он поз­во­ля­ет умень­шать ко­ли­че­ство не­ра­венств в си­сте­мах без по­те­ри рав­но­силь­но­сти.

 

При­ме­ча­ние Алек­сандра Ива­но­ва (Санкт-Пе­тер­бург).

Чи­та­тель, много ре­шав­ший ло­га­риф­ми­че­ские урав­не­ния и не­ра­вен­ства, знает, что если при ре­ше­нии урав­не­ний или не­ра­венств ис­поль­зу­ет­ся фор­му­ла суммы ло­га­риф­мов, то для обес­пе­че­ния рав­но­силь­но­сти до­ста­точ­но за­пи­сать усло­вие на ар­гу­мент лишь од­но­го из скла­ды­ва­е­мых ло­га­риф­мов. На­при­мер, спра­вед­ли­ва рав­но­силь­ность

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a z рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний z боль­ше 0, ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a yz. конец си­сте­мы .

Поль­зу­ясь ска­зан­ным, при­ве­ден­ное ре­ше­ние можно чуть со­кра­тить:

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби минус 10 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 1 минус 10x пра­вая круг­лая скоб­ка конец си­сте­мы . рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 боль­ше 0, x в квад­ра­те плюс 3x минус 9 мень­ше или равно x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 1 минус 10x конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше дробь: чис­ли­тель: минус 3 плюс 3 ко­рень из 5 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс 3x минус 10 пра­вая круг­лая скоб­ка \geqslant0 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но x боль­ше или равно 2.

 

При­ме­ча­ние Дмит­рия Гу­щи­на (Санкт-Пе­тер­бург).

При­ве­ден­ная в преды­ду­щем при­ме­ча­нии идея яв­ля­ет­ся част­ным слу­ча­ем сле­ду­ю­щих общих и чрез­вы­чай­но по­лез­ных утвер­жде­ний, ко­то­рые не­слож­но до­ка­зать, на­при­мер, ме­то­дом ма­те­ма­ти­че­ской ин­дук­ции.

Утвер­жде­ние 1 (о рав­но­силь­но­сти ло­га­риф­ми­че­ских урав­не­ний).

Для обес­пе­че­ния рав­но­силь­но­сти при ис­поль­зо­ва­нии фор­мул суммы ло­га­риф­мов при ре­ше­нии урав­не­ний вида

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_n = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_m,

со­дер­жа­щих n плюс m ло­га­риф­мов пе­ре­мен­ной ве­ли­чи­ны, до­ста­точ­но n плюс m минус 1 усло­вия на ар­гу­мен­ты ло­га­риф­мов:

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_n = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_m рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x_1 боль­ше 0, x_2 боль­ше 0, \ldots , x_n боль­ше 0 y_1 боль­ше 0, y_2 боль­ше 0, \ldots , y_m минус 1 боль­ше 0, x_1x_2 \ldots x_n = y_1 y_2 \ldots y_m. конец си­сте­мы .

 

Иными сло­ва­ми, из­бав­ля­ясь от ло­га­риф­мов, одно любое усло­вие можно опу­стить. Это свой­ство, ос­но­ван­ное на том, что число, рав­ное по­ло­жи­тель­но­му, по­ло­жи­тель­но, поз­во­ля­ет умень­шить число усло­вий, на­при­мер, в сле­ду­ю­щем слу­чае (три ло­га­риф­ма пе­ре­мен­ных  — два усло­вия):

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 3 = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 левая круг­лая скоб­ка x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 3x минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x плюс 1 боль­ше 0. 3x левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 3x минус 2 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0,x в кубе = 2 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но x = ко­рень 3 сте­пе­ни из 2 .

Или в за­да­че с па­ра­мет­ром, пред­ва­ри­тель­но из­ба­вив­шись от ми­ну­са перед ло­га­риф­мом:

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 3 = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 левая круг­лая скоб­ка x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 3x минус a пра­вая круг­лая скоб­ка минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x плюс 1 боль­ше 0. 3x левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 3x минус a конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0,x в кубе = a конец си­сте­мы . рав­но­силь­но x = ко­рень 3 сте­пе­ни из a , a боль­ше 0.

То же утвер­жде­ние верно и для не­ра­венств.

Утвер­жде­ние 2 (о рав­но­силь­но­сти ло­га­риф­ми­че­ских не­ра­венств).

Для обес­пе­че­ния рав­но­силь­но­сти при ис­поль­зо­ва­нии фор­мул суммы ло­га­риф­мов при ре­ше­нии не­ра­венств вида

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_n мень­ше ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_m,

со­дер­жа­щих n плюс m ло­га­риф­мов пе­ре­мен­ной ве­ли­чи­ны, до­ста­точ­но n плюс m минус 1 усло­вия на ар­гу­мен­ты ло­га­риф­мов. При­мем a боль­ше 1 (для 0 мень­ше a мень­ше 1 рас­суж­де­ния ана­ло­гич­ны), тогда

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a x_n мень­ше ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_1 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_2 плюс \ldots плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию a y_m рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x_1 боль­ше 0, x_2 боль­ше 0, \ldots , x_n боль­ше 0 y_1 боль­ше 0, y_2 боль­ше 0, \ldots , y_m минус 1 боль­ше 0, x_1x_2 \ldots x_n мень­ше y_1 y_2 \ldots y_m. конец си­сте­мы .

 

В этом слу­чае, из­бав­ля­ясь от ло­га­риф­мов, можно опу­стить одно, но не любое одно усло­вие, а лишь сто­я­щее в ито­го­вом не­ра­вен­стве спра­ва от знака мень­ше (или, что то же самое, слева от знака боль­ше). Не при­во­дя до­ка­за­тель­ства для об­ще­го слу­чая, за­ме­тим, что в каж­дом кон­крет­ном слу­чае опи­ра­ем­ся на то, что число, боль­шее по­ло­жи­тель­но­го, по­ло­жи­тель­но. Про­ил­лю­стри­ру­ем ска­зан­ное при­ме­ром:

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 3 мень­ше ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 левая круг­лая скоб­ка x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 3x минус a пра­вая круг­лая скоб­ка минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0, x плюс 1 боль­ше 0. 3x левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше x в кубе плюс 3x в квад­ра­те плюс 3x минус a конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x боль­ше 0,x в кубе боль­ше a конец си­сте­мы . рав­но­силь­но x боль­ше ко­рень 3 сте­пе­ни из a , a боль­ше 0.

Об­ра­тим вни­ма­ние чи­та­те­ля, что при ре­ше­нии урав­не­ний ино­гда можно не за­бо­тить­ся о рав­но­силь­но­сти пре­об­ра­зо­ва­ний, рас­счи­ты­вая сде­лать про­вер­ку. Од­на­ко не­воз­мож­но про­ве­рить под­ста­нов­кой бес­ко­неч­ное ко­ли­че­ство ре­ше­ний не­ра­венств. По­это­му, решая не­ра­вен­ства, не­пре­мен­но при­хо­дит­ся сле­дить за рав­но­силь­но­стью пре­об­ра­зо­ва­ний. В про­стых за­да­чах до­ста­точ­но найти об­ласть опре­де­ле­ния, на ко­то­рой пре­об­ра­зо­ва­ния рав­но­силь­ны. Но в слож­ных за­да­чах, в част­но­сти в за­да­чах с па­ра­мет­ром, явно найти ОДЗ бы­ва­ет за­труд­ни­тель­но или даже не­воз­мож­но. В таких слу­ча­ях не­до­ста­точ­но, как это не­ред­ко бы­ва­ет, за­пи­сать в пра­вом углу листа не­ра­вен­ства, за­да­ю­щие ОДЗ, ре­шить те, что ре­ша­ют­ся, а осталь­ные бро­сить. Не­об­хо­ди­мо хо­ро­шо по­ни­мать, как на каж­дом шаге ре­ше­ния со­хра­нять рав­но­силь­ность пре­об­ра­зо­ва­ний. По­мочь в этом и при­зва­ны при­ве­ден­ные рас­суж­де­ния.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ2
Обос­но­ван­но по­лу­чен ответ, от­ли­ча­ю­щий­ся от вер­но­го ис­клю­че­ни­ем точек,

ИЛИ

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

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Мак­си­маль­ный балл2
Классификатор алгебры: Ло­га­риф­ми­че­ские не­ра­вен­ства
Методы алгебры: Метод ин­тер­ва­лов
Кодификатор ФИПИ/Решу ЕГЭ: