ID: 00009132
Решите неравенство 1 + \dfrac{6}{\log_3 x - 3} + \dfrac{5}{\log_3^2 x - \log_3 27x^6 + 12} \geq 0.
Источник: ФИПИ
Дробное неравенство относительно u=\log_3 x; знаменатель второй дроби красиво сворачивается в полный квадрат.
Область определения: x\gt 0. Заметим, что \log_3(27x^{6})=3+6u, поэтому \log_3^{2}x-\log_3(27x^{6})+12=u^{2}-6u+9=(u-3)^{2}.
Сделаем замену v=u-3. Неравенство принимает вид:
1+\dfrac{6}{v}+\dfrac{5}{v^{2}}\geqslant 0,\qquad \dfrac{v^{2}+6v+5}{v^{2}}\geqslant 0,\qquad \dfrac{(v+1)(v+5)}{v^{2}}\geqslant 0.
Так как v^{2}\gt 0, знак определяет (v+1)(v+5)\geqslant 0, откуда v\leqslant -5 или v\geqslant -1 (и v\ne 0).
Возвращаемся: v=\log_3 x-3. Из v\leqslant -5 получаем \log_3 x\leqslant -2, то есть 0\lt x\leqslant\dfrac19. Из v\geqslant -1 получаем \log_3 x\geqslant 2, то есть x\geqslant 9; условие v\ne 0 убирает x=27.
x \in \left(0; \tfrac19\right] \cup [9; 27) \cup (27; +\infty)