3.2.6. Показательные и логарифмические неравенства
Рассмотрим
неравенство
и
неравенство, ему равносильное:
Для
его решения исследуем знак разности
Итак,
выясним, что следует из того, что
1) Если a > 1, то f (x) > g (x), а это значит, что (a – 1)(f (x) – g (x)) > 0.
2) Если 0 < a < 1, то f (x) < g (x), и опять (a – 1)(f (x) – g (x)) > 0.
Верно
и обратное. Если
то
при
имеем
то
есть
а
при
получаем
то
есть
Таким образом, мы доказали, что:
Знак
разности
совпадает
со знаком выражения
А это как раз обозначает, что получено условие равносильности:
|
Пример 1
Решить
неравенство
Решение
Имеем:
Заменим
выражение вида
А
значит,
Ответ. |
Пример 2
Решите
неравенство
Решение
Преобразуем неравенство:
От выражений вида перейдём к выражениям которые имеют тот же знак.
Ответ. |
Рассмотрим
теперь неравенство
и
найдём соответствующие ему условия
равносильности. ОДЗ этого неравенства:
f (x) > 0.
Если
a > 1, то
тогда
и только тогда, когда f (x) > 1 в
ОДЗ (f (x) < 1), то есть
Если 0 < a < 1, то тогда и только тогда, когда f (x) < 1 в ОДЗ (f (x) > 1), то есть опять
Верно
и обратное, если
то
при a > 1 имеем f (x) > 1 в
ОДЗ (f (x) < 1), а при 0 < a < 1
имеем f (x) < 1 в ОДЗ (f (x) > 1).
Таким образом, получаем следующие
условия равносильности.
|
Отсюда следует, что:
|
Знак
|
Рассмотрим
теперь неравенство вида
где
ОДЗ
этого неравенства:
|
Перепишем данное неравенство в виде:
loga (f (x) – g(x)) > 0. |
С учетом ОДЗ можно записать соответствующую неравенству систему уравнений:
нак
разности логарифмов
совпадает
со знаком выражения
в
ОДЗ
Пример 3
Решите
неравенство
Решение
Преобразуем неравенство.
От выражений вида перейдём к произведениям которые имеют с ними тот же знак в ОДЗ.
Пользуясь методом интервалов, легко получить:
Ответ. |
Пример 4
Решите неравенство
|
Решение
Перейдём во всех логарифмах к основанию 2.
Переходя к равносильной системе, заменим разность логарифмов в фигурных скобках на выражение, которое имеет с ним тот же знак в ОДЗ. Кроме того, заменим логарифм, стоящий до фигурной скобки, на выражение, с которым он совпадает по знаку в ОДЗ.
Так
как в ОДЗ
С учётом сделанного замечания, последняя система в ОДЗ равносильна следующему уравнению:
Так
как в ОДЗ x > 0, то знак выражения
Нанесем решения всех неравенств на числовую прямую и найдем пересечение полученных областей с ОДЗ. Получим:
Ответ. |

Равносильное
неравенство имеет вид
так как
выполнено
неравенство
то