Рассмотрим неравенство:
[ 9^x - 2 \times 6^x - 3 \times 4^x > 0. ]
Чтобы решить это неравенство, давайте сначала преобразуем его. Обратите внимание, что базы степеней можно выразить через степени числа 3 и 2:
[ 9^x = (3^2)^x = (3^x)^2, ]
[ 6^x = (2 \times 3)^x = 2^x \times 3^x, ]
[ 4^x = (2^2)^x = (2^x)^2. ]
Теперь перепишем неравенство с этими преобразованиями:
[ (3^x)^2 - 2 \times (2^x \times 3^x) - 3 \times (2^x)^2 > 0. ]
Введем замену: ( a = 3^x ) и ( b = 2^x ). Тогда неравенство принимает вид:
[ a^2 - 2ab - 3b^2 > 0. ]
Это квадратное неравенство относительно ( a ). Решим его как квадратное уравнение:
[ a^2 - 2ab - 3b^2 = 0. ]
Решим уравнение относительно ( a ) с помощью дискриминанта:
Дискриминант:
[ D = (-2b)^2 - 4 \times 1 \times (-3b^2) = 4b^2 + 12b^2 = 16b^2. ]
Корни уравнения:
[ a_{1,2} = \frac{2b \pm \sqrt{16b^2}}{2} = \frac{2b \pm 4b}{2}. ]
[ a_1 = \frac{6b}{2} = 3b, ]
[ a_2 = \frac{-2b}{2} = -b. ]
Теперь необходимо решить неравенство:
[ (a - 3b)(a + b) > 0. ]
Рассмотрим знаки произведения:
- ( a - 3b > 0 ) и ( a + b > 0 ): ( a > 3b ) и ( a > -b ).
- ( a - 3b < 0 ) и ( a + b < 0 ): ( a < 3b ) и ( a < -b ).
Проанализируем интервалы:
- ( a > 3b ) и ( a > -b ): здесь нужно, чтобы ( a > 3b ).
- ( a < 3b ) и ( a < -b ): здесь нужно, чтобы ( a < -b ).
Таким образом, решение неравенства:
[ a \in (-\infty, -b) \cup (3b, \infty). ]
Теперь вернемся к исходной переменной:
- Если ( a = 3^x ) и ( b = 2^x ), то:
[ 3^x < -2^x ] невозможно, так как обе части положительны.
- ( 3^x > 3 \times 2^x ).
Перепишем:
[ \left(\frac{3}{2}\right)^x > 3. ]
Решим это неравенство:
Возьмем логарифм по основанию 3/2:
[ x \log\left(\frac{3}{2}\right) > \log(3). ]
Поскольку (\log\left(\frac{3}{2}\right) > 0), то:
[ x > \frac{\log(3)}{\log\left(\frac{3}{2}\right)}. ]
Таким образом, решение неравенства:
[ x > \frac{\log(3)}{\log\left(\frac{3}{2}\right)}. ]