ID: 00003359
Решите неравенство \log_2^2 (x^2 - 9) - 9 \log_2(x^2 - 9) + 20 \ge 0
Источник: ФИПИ
Под логарифмом везде стоит одно и то же выражение x^{2}-9, и логарифм встречается в квадрате. Это прямая подсказка: заменим \log_2(x^{2}-9) одной буквой и получим квадратное неравенство.
Сначала область определения. Логарифм существует от положительного, поэтому x^{2}-9\gt 0, то есть x\lt -3 или x\gt 3.
Теперь обозначим u=\log_2(x^{2}-9). Неравенство превращается в квадратное:
u^{2}-9u+20\geqslant 0,\qquad (u-4)(u-5)\geqslant 0.
Произведение неотрицательно вне корней: u\leqslant 4 или u\geqslant 5. Разберём оба случая отдельно.
Случай u\leqslant 4: \log_2(x^{2}-9)\leqslant 4 означает x^{2}-9\leqslant 2^{4}=16 (и при этом x^{2}-9\gt 0). Получаем 9\lt x^{2}\leqslant 25. С учётом ОДЗ это -5\leqslant x\lt -3 или 3\lt x\leqslant 5.
Случай u\geqslant 5: \log_2(x^{2}-9)\geqslant 5 означает x^{2}-9\geqslant 2^{5}=32, то есть x^{2}\geqslant 41. Это x\leqslant -\sqrt{41} или x\geqslant\sqrt{41}.
Соберём оба случая вместе — получаем четыре промежутка.
(-∞; - √41] U [-5; -3) U (3; 5] U [√41; +∞)