Задание 15 ЕГЭ, математика (профиль): Показательные неравенства

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 15Показательные уравнения и неравенстваРазложение на множители

Решите неравенство 98 в степени x минус 2 умножить на 14 в степени x минус 70 в степени x плюс 2 умножить на 10 в степени x больше или равно 0.

В подтеме 43 задач
Разбор
Главная идея: Разложить степенные слагаемые через общие основания, вынести общий положительный множитель 2x2^x и свести неравенство к произведению двух простых показательных выражений, знак каждого из которых определяется монотонностью показательной функции.

Заметим, что 98=7⋅14, 70=7⋅10, 14=2⋅7, 10=2⋅598=7\cdot14,\ 70=7\cdot10,\ 14=2\cdot7,\ 10=2\cdot5. Тогда: 98x=7x⋅14x,70x=7x⋅10x.98^{x}=7^{x}\cdot14^{x},\qquad 70^{x}=7^{x}\cdot10^{x}. Перепишем исходное выражение: 7x14x−2⋅14x−7x10x+2⋅10x≥0.7^{x}14^{x}-2\cdot14^{x}-7^{x}10^{x}+2\cdot10^{x}\ge 0. Сгруппируем слагаемые по 14x14^x и 10x10^x: 14x(7x−2)−10x(7x−2)=(7x−2)(14x−10x)≥0.14^{x}(7^{x}-2)-10^{x}(7^{x}-2)= (7^{x}-2)(14^{x}-10^{x})\ge0. Так как 14x−10x=2x7x−2x5x=2x(7x−5x)14^{x}-10^{x}=2^{x}7^{x}-2^{x}5^{x}=2^{x}(7^{x}-5^{x}), получаем 2x(7x−2)(7x−5x)≥0.2^{x}(7^{x}-2)(7^{x}-5^{x})\ge0. Множитель 2x>02^{x}>0 для любого xx, поэтому знак всей левой части определяется произведением (7x−2)(7x−5x)≥0.(7^{x}-2)(7^{x}-5^{x})\ge0. Исследуем знаки отдельных множителей:

  1. 7x−2≥0  ⟺  7x≥2  ⟺  x≥log⁡727^{x}-2\ge0 \iff 7^{x}\ge2 \iff x\ge\log_{7}2 (используем монотонность показательной функции с основанием 7>17>1).

  2. 7x−5x≥0  ⟺  (7/5)x≥17^{x}-5^{x}\ge0 \iff (7/5)^{x}\ge1. Так как 7/5>17/5>1, это выполняется при x≥0x\ge0.

Произведение неотрицательно, когда оба множителя одного знака:

Оба ≥0: x≥log⁡72x\ge\log_{7}2 и x≥0x\ge0. Поскольку log⁡72>0\log_{7}2>0 (т.к. 2>12>1), пересечение — x≥log⁡72x\ge\log_{7}2.

Оба ≤0: x≤log⁡72x\le\log_{7}2 и x≤0x\le0. Пересечение — x≤0x\le0 (так как log⁡72>0\log_{7}2>0).

Объединяя оба случая, получаем окончательный ответ.

Типичные ошибки

  • Не замечают возможность разложения на множители через общие основания (98=7·14, 70=7·10) и пытаются решать неравенство напрямую, теряя структуру задачи.
  • Забывают, что 2x>02^x>0 при всех xx, и пытаются анализировать его знак, усложняя решение.
  • Ошибаются в сравнении log⁡72\log_7 2 с нулём, не учитывая, что log⁡72>0\log_7 2>0, и получают неверное объединение промежутков.
Непонятно?

Похожие задачи