Задание 15 ЕГЭ: неравенства смешанного типа — метод решения и разбор примеров
Задачи (36)
- № 507691Решите неравенство: …с ответом
- № 511831Решите неравенство …с ответом
- № 484588Решите неравенство …с ответом
- № 517182Решите неравенство …с ответом
- № 517201Решите неравенство …с ответом
- № 519640Решите неравенство …с ответом
- № 525409Решите неравенство …с ответом
- № 527848Решите неравенство: …с ответом
- № 527980Решите неравенство: …с ответом
- № 531023Решите неравенство: …с ответом
- № 531559Решите неравенство: …с ответом
- № 535425Решите неравенство …с ответом
- № 548267Решите неравенство …с ответом
- № 552110Решите неравенство …с ответом
- № 556343Решите неравенство: …с ответом
- № 558930Решите неравенство …с ответом
- № 562605Решите неравенство …с ответом
- № 562695Решите неравенство …с ответом
- № 622983Решите неравенство …с ответом
- № 624296Решите неравенство …с ответом
- № 627926Решите неравенство: …с ответом
- № 628391Решите неравенство: …с ответом
- № 629307Решите неравенство: …с ответом
- № 630036Решите неравенство: …с ответом
- № 636744Решите неравенство: …с ответом
- № 639770Решите неравенство: …с ответом
- № 650211Решите неравенство: …с ответом
- № 657010Решите неравенство: …с ответом
- № 657468Решите неравенство: …с ответом
- № 659132Решите неравенство: …с ответом
- № 694986Решите неравенство: …с ответом
- № 697010Решите неравенство: …с ответом
- № 700453Решите неравенство: …с ответом
- № 701419Решите неравенство …с ответом
- № 701526Решите неравенство …с ответом
- № 701580Решите неравенство …с ответом
О чём эта подтема
В задании 15 профильного ЕГЭ регулярно встречаются неравенства, которые нельзя отнести к одному «чистому» типу — логарифмическому, показательному или иррациональному. Это неравенства смешанного типа: в одном выражении соседствуют логарифмы, степени, модули и дроби. Такие задачи не решаются по шаблону — здесь важно увидеть скрытую структуру: часто под разными «масками» прячется один и тот же множитель или одна и та же функция, и задача сводится к разложению выражения на множители и последующему методу интервалов.
Главная особенность подтемы — комбинирование приёмов из разных разделов алгебры за одно решение: свойства логарифмов и модулей, вынесение общего множителя, замена переменной, разбор случаев по знаку. Именно поэтому эти неравенства считаются одними из самых сложных в задании 15, но при этом они хорошо поддаются алгоритмизации, если один раз разобраться в логике.
Что нужно знать
Для решения неравенств смешанного типа нужен не новый набор формул, а умение грамотно комбинировать уже известные факты:
- ОДЗ выражения. Логарифм определён только при положительном аргументе и положительном основании, не равном 1; знаменатель дроби не равен нулю; подмодульное выражение — любое число, но сам модуль неотрицателен.
- Свойство логарифма чётной степени: , а если известно, что на ОДЗ, то .
- Симметрия выражений под знаком логарифма. Если под одним логарифмом стоит выражение , а под другим — в квадрате, то , и оба логарифма можно свести к одному через .
- Работа с модулем. Модуль раскрывается по определению: при и при . Обычно это требует разбиения решения на случаи по знаку выражения под модулем.
- Метод рационализации и разложение на множители. Часто удаётся вынести общий множитель (например, логарифмическое или показательное выражение) за скобку и свести неравенство к виду или , дальше — обычный метод интервалов.
- Замена переменной. Если сложное выражение (например, или ) встречается несколько раз, разумно ввести замену — это упрощает структуру и снижает риск ошибки.
- Аккуратное деление на выражение переменного знака. Делить обе части неравенства на выражение, содержащее , можно только если известен его знак; иначе нужно рассматривать случаи или переносить всё в одну сторону и работать с произведением/частным.
Как решать: метод и алгоритм
Общий план действий одинаков почти для всех неравенств смешанного типа:
- Найти ОДЗ. Выписать все ограничения: положительность аргументов логарифмов, ненулевые знаменатели, неотрицательность подкоренных выражений (если есть). Это первый и обязательный шаг — многие ошибки в задании 15 связаны именно с забытой ОДЗ.
- Упростить выражение. Использовать тождества для логарифмов чётной степени, привести подобные слагаемые, заметить симметричные или совпадающие выражения под разными знаками (логарифм, модуль, степень).
- Перенести всё в одну сторону. Свести неравенство к виду (или , , ), где — единое выражение.
- Разложить на множители или ввести замену. Постараться выделить общий множитель (часто это логарифмическое выражение или разность степеней). После вынесения множителя неравенство принимает вид произведения или частного простых функций.
- Рассмотреть случаи по знаку тех частей, которые содержат модуль или требуют деления. Обычно область определения естественным образом разбивается на 2–3 промежутка (например, по знаку или по знаку ), и в каждом промежутке модуль или неравенство раскрываются однозначно.
- В каждом случае решить получившееся более простое неравенство — методом интервалов, через свойства монотонности логарифма или показательной функции.
- Объединить решения всех случаев и пересечь с ОДЗ. Финальный ответ — это объединение промежутков, полученных в каждом случае, с обязательной проверкой на ОДЗ.
- Проверить границы и особые точки — точки, где выражение равно нулю (например, где логарифм обращается в 0), часто дают отдельные точки в ответе (как изолированная точка), которые легко потерять при формальном делении.
Разбор примера
Пример 1
Решить неравенство:
Шаг 1. ОДЗ. Нужно: (аргумент левого логарифма), , то есть — но это уже входит в первое условие; и (оба знаменателя). Итак ОДЗ: , .
Шаг 2. Упрощение правой части. Заметим, что , поэтому На ОДЗ , значит и Обозначим . Неравенство принимает вид:
Шаг 3. Перенос и вынесение общего множителя.
Шаг 4. Разбор по знаку .
Случай : , скобка равна Неравенство: . При имеем , поэтому нужно : Отсюда или . Пересекая с , получаем весь промежуток (ОДЗ на нём выполнено автоматически).
Случай : , скобка равна Так как имеет отрицательный дискриминант (), это выражение всегда положительно; при и вся дробь положительна. Значит неравенство равносильно , то есть снова или . Пересекая с , остаётся .
Шаг 5. Объединение и проверка ОДЗ. Получаем или . Проверка: при и при выражение действительно положительно (корни квадратного трёхчлена и ). Итог:
Пример 2
Решить неравенство:
Шаг 1. ОДЗ. Нужно , то есть .
Шаг 2. Замена. Пусть . Тогда , и неравенство принимает вид
Шаг 3. Разбор по знаку .
Случай (): неравенство верно всегда — это отдельная точка решения.
Случай (то есть ): , делим обе части на положительное : Поскольку , пересечение с даёт просто .
Случай (то есть ): , неравенство . Перенесём всё в одну сторону: Так как , произведение неотрицательно только если второй множитель неположителен: С учётом и того, что , ограничение сверху не мешает, и решение случая: .
Шаг 4. Объединение. Собираем все три случая:
Это и есть ответ. Обратите внимание: изолированная точка появилась именно из случая — если пропустить этот случай (например, сразу делить на ), эта точка потеряется.
Типичные ошибки
- Забытая или неполная ОДЗ. Особенно легко упустить условие или условие положительности аргумента логарифма при упрощении выражения — тогда в ответ попадают посторонние точки.
- Неверное раскрытие . Часто пишут без проверки знака , хотя корректная формула — . Если знак на ОДЗ не гарантирован, это приводит к потере решений.
- Деление на выражение переменного знака без разбора случаев. Деление неравенства на или на без учёта того, что знак этого выражения меняется, — одна из самых частых ошибок; в примере 1 и 2 именно разбор по знаку даёт верный ответ.
- Потеря особой точки, где множитель равен нулю. В примере 2 случай даёт отдельную точку ответа — её легко пропустить, если сразу сокращать на .
- Смешивание случаев ОДЗ и случаев разбора знака. Нужно чётко разделять: сначала находится ОДЗ (обязательное условие для существования выражения), затем внутри ОДЗ разбираются случаи знака для снятия модуля или деления.
- Ошибки при объединении ответов случаев. После разбора нескольких случаев решения нужно объединить через , а не пересекать — это частая техническая ошибка при спешке.
На что обратить внимание на экзамене
На экзамене такие неравенства требуют времени и аккуратности — не стоит спешить с формальными преобразованиями, если не выписана ОДЗ. Хороший порядок действий: сначала полностью выписать ОДЗ на черновике, затем искать скрытую структуру (совпадающие или симметричные выражения под разными знаками), и только после этого приступать к разбору случаев.
При оформлении решения стоит явно указывать, на какие случаи разбивается ОДЗ и почему (например, «рассмотрим и отдельно, так как модуль раскрывается по-разному»). Это не только помогает не запутаться, но и приносит баллы за полноту решения — эксперты ЕГЭ ценят прозрачную логику перехода между случаями.
Перед записью финального ответа полезно подставить одну-две контрольные точки из полученных промежутков в исходное неравенство — это быстрый способ проверить, не закралась ли ошибка при упрощении. Также стоит отдельно проверить границы промежутков (точки, где выражение равно нулю или где меняется знак модуля) — именно они чаще всего либо включаются, либо исключаются неверно. И, наконец, не забывайте объединять решения по всем рассмотренным случаям и пересекать итоговое множество с ОДЗ — только тогда ответ будет полным и верным.
Частые вопросы
С чего начинать решение неравенства смешанного типа?
Всегда с поиска ОДЗ: выписать условия положительности аргументов логарифмов, ненулевые знаменатели и другие ограничения. Без этого шага легко получить лишние или потерять нужные решения.
Как понять, что нужно вводить замену переменной?
Если одно и то же сложное выражение (логарифмическое, показательное) повторяется в неравенстве несколько раз, разумно обозначить его буквой — это упрощает структуру и снижает риск ошибки при преобразованиях.
Почему нельзя просто делить обе части неравенства на выражение с иксом?
Потому что знак такого выражения может меняться в зависимости от x, а при делении на отрицательное число знак неравенства нужно менять на противоположный. Правильный путь — либо разбор случаев по знаку, либо перенос всех членов в одну сторону и работа с произведением/частным через метод интервалов.
Как не потерять изолированные точки в ответе?
Отдельно рассматривайте случай, когда множитель, на который планируется деление, равен нулю. Часто именно в этом случае неравенство выполняется тождественно и даёт отдельную точку решения, которую легко упустить при формальном сокращении.
Что делать, если под логарифмом стоит выражение в квадрате?
Использовать тождество . Если на ОДЗ уже известно, что подлогарифмическое выражение положительно, модуль можно снять и записать .
Как быстро проверить правильность полученного ответа?
Подставить одну-две контрольные точки из каждого промежутка ответа в исходное (не упрощённое) неравенство и убедиться, что оно выполняется. Также стоит отдельно проверить граничные точки на включение или исключение.