Краткое пояснение:
Для решения этого неравенства необходимо сначала привести его к стандартному виду, затем найти область допустимых значений (ОДЗ), решить полученное рациональное неравенство методом интервалов и учесть условия ОДЗ.
Пошаговое решение:
- Шаг 1: Найдем область допустимых значений (ОДЗ).
Для логарифмов требуются положительные аргументы:
1) \( 4x > 0 \) => \( x > 0 \)
2) \( x > 0 \)
Знаменатель не должен быть равен нулю:
3) \( \log_{2}x - \log_{2}x^9
eq 0 \)
\( \log_{2}x - 9\log_{2}x
eq 0 \)
\( -8\log_{2}x
eq 0 \)
\( \log_{2}x
eq 0 \)
\( x
eq 2^0 \)
\( x
eq 1 \)
Объединяя условия, получаем ОДЗ: \( x \in (0; 1) \cup (1; \infty) \). - Шаг 2: Приведем неравенство к стандартному виду.
Вынесем множитель из логарифма в числителе: \( \log_{2}(4x) = \log_{2}4 + \log_{2}x = 2 + \log_{2}x \).
Упростим знаменатель: \( \log_{2}x - \log_{2}x^9 = \log_{2}x - 9\log_{2}x = -8\log_{2}x \).
Подставим упрощенные выражения в неравенство:
\[ \frac{5(2 + \log_{2}x) - 59}{-8\log_{2}x} \le 1 \]
\[ \frac{10 + 5\log_{2}x - 59}{-8\log_{2}x} \le 1 \]
\[ \frac{5\log_{2}x - 49}{-8\log_{2}x} \le 1 \] - Шаг 3: Решим рациональное неравенство.
Перенесем 1 в левую часть:
\[ \frac{5\log_{2}x - 49}{-8\log_{2}x} - 1 \le 0 \]
\[ \frac{5\log_{2}x - 49 - (-8\log_{2}x)}{-8\log_{2}x} \le 0 \]
\[ \frac{5\log_{2}x - 49 + 8\log_{2}x}{-8\log_{2}x} \le 0 \]
\[ \frac{13\log_{2}x - 49}{-8\log_{2}x} \le 0 \]
Умножим числитель и знаменатель на -1, изменив знак неравенства:
\[ \frac{49 - 13\log_{2}x}{8\log_{2}x} \ge 0 \] - Шаг 4: Применим метод интервалов.
Найдем корни числителя и знаменателя.
Числитель: \( 49 - 13\log_{2}x = 0 \) => \( 13\log_{2}x = 49 \) => \( \log_{2}x = \frac{49}{13} \) => \( x = 2^{49/13} \)
Знаменатель: \( 8\log_{2}x = 0 \) => \( \log_{2}x = 0 \) => \( x = 2^0 = 1 \)
Отметим точки \( x = 1 \) (выколотая) и \( x = 2^{49/13} \) (закрашенная) на числовой оси.
Значение \( 2^{49/13} \) примерно равно \( 2^{3.77} \), что больше 1.
Проверим знаки на интервалах:
Если \( x > 2^{49/13} \), то \( \log_{2}x > \frac{49}{13} \), \( 49 - 13\log_{2}x < 0 \), \( 8\log_{2}x > 0 \). Дробь отрицательная. Нам нужно \( \ge 0 \), поэтому этот интервал не подходит.
Если \( 1 < x < 2^{49/13} \), то \( 0 < \log_{2}x < \frac{49}{13} \), \( 49 - 13\log_{2}x > 0 \), \( 8\log_{2}x > 0 \). Дробь положительная. Этот интервал подходит.
Если \( 0 < x < 1 \), то \( \log_{2}x < 0 \), \( 49 - 13\log_{2}x > 0 \), \( 8\log_{2}x < 0 \). Дробь отрицательная. Этот интервал не подходит. - Шаг 5: Учтем ОДЗ.
Решение метода интервалов: \( x \in (1; 2^{49/13}] \).
ОДЗ: \( x \in (0; 1) \cup (1; \infty) \).
Пересечение решения и ОДЗ дает:
\( x \in (1; 2^{49/13}] \).
Ответ: \( (1; 2^{49/13}] \)