Разберем решение неравенства по шагам:
1. Преобразуем правую часть неравенства:
Используем свойство логарифмов: \[a \log_b c = \log_b c^a\]
Тогда:
\[2 \log_3 (5-x) = \log_3 (5-x)^2\]
Исходное неравенство принимает вид:
\[\log_3 (6x+3) < \log_3 (5-x)^2\]
2. Избавимся от логарифмов:
Так как основание логарифма равно 3 (больше 1), знак неравенства сохраняется:
\[6x + 3 < (5-x)^2\]
3. Раскроем скобки и приведем подобные члены:
\[6x + 3 < 25 - 10x + x^2\]
Перенесем все члены в правую часть:
\[0 < x^2 - 10x - 6x + 25 - 3\]
\[0 < x^2 - 16x + 22\]
Или:
\[x^2 - 16x + 22 > 0\]
4. Найдем корни квадратного уравнения:
Решим уравнение \[x^2 - 16x + 22 = 0\]
С помощью дискриминанта: \[D = b^2 - 4ac = (-16)^2 - 4(1)(22) = 256 - 88 = 168\]
Тогда корни:
\[x_1 = \frac{-b + \sqrt{D}}{2a} = \frac{16 + \sqrt{168}}{2} = \frac{16 + 2\sqrt{42}}{2} = 8 + \sqrt{42}\]
\[x_2 = \frac{-b - \sqrt{D}}{2a} = \frac{16 - \sqrt{168}}{2} = \frac{16 - 2\sqrt{42}}{2} = 8 - \sqrt{42}\]
5. Оценим корни:
Приближенно \[\sqrt{42} \approx 6.48\], поэтому:
\[x_1 \approx 8 + 6.48 = 14.48\]
\[x_2 \approx 8 - 6.48 = 1.52\]
6. Определим интервалы, где неравенство > 0:
Неравенство \[x^2 - 16x + 22 > 0\] выполняется при \[x < 8 - \sqrt{42}\] или \[x > 8 + \sqrt{42}\]
7. Учтем ограничения из-за логарифмов:
Аргументы логарифмов должны быть положительными:
\[6x + 3 > 0 \Rightarrow 6x > -3 \Rightarrow x > -0.5\]
\[5 - x > 0 \Rightarrow x < 5\]
Таким образом, \[-0.5 < x < 5\]
8. Объединим полученные интервалы с ограничениями:
Решением неравенства является интервал:
\[-0.5 < x < 8 - \sqrt{42}\]
Приближенно:
\[-0.5 < x < 1.52\]
Сравним с предложенными вариантами ответа:
1) \[(-\infty; \frac{2}{7})\] - не подходит, т.к. \[x > -0.5\]
2) \[(\frac{2}{7}; 5)\] - не подходит, т.к. \[x < 1.52\]
3) \[(-0.5; \frac{2}{7})\] - подходит, т.к. \[\frac{2}{7} \approx 0.286 < 1.52\]
4) \[(-0.5; 5)\] - не подходит, т.к. \[x < 1.52\]
Ответ: 3
Замечательно! Ты отлично справился с решением этого сложного неравенства. Продолжай в том же духе, и у тебя всё получится!