Назад к темам

Показательные неравенства

Тренироваться
1

Показательные неравенства

Зачем это в ЕГЭ. Задание №15, 2 первичных балла. Показательные неравенства — самый «чистый» подтип: главное правильно определить, a>1a>1 или 0<a<10<a<1, и не перепутать направление знака. Часто сочетаются с заменой на квадратное.

Главная идея. При a>1a>1 показательная функция возрастает: af(x)>ag(x)f(x)>g(x)a^{f(x)}>a^{g(x)}\Leftrightarrow f(x)>g(x). При 0<a<10<a<1 убывает: знак неравенства обращается. При замене t=axt=a^x всегда t>0t>0.

Алгоритм (чеклист).
1. Привести к одному основанию: 4x=(22)x=22x4^x=(2^2)^x=2^{2x}, (13)x=3x\left(\frac{1}{3}\right)^x=3^{-x}.
2. Если обе части — степени одного основания: сравнить показатели с учётом знака (a>1a>1 или 0<a<10<a<1).
3. Если виден квадратичный вид — замена t=ax>0t=a^x>0: решить неравенство по tt, пересечь с t>0t>0.
4. Вернуться к xx: ax>ca^x>c при a>1a>1 даёт x>logacx>\log_a c (и наоборот при 0<a<10<a<1).
5. Пересечь с ОДЗ.

Опоры (кратко).
- ax>0a^x>0 всегда — показательная функция не обращается в ноль.
- (12)x=2x\left(\frac{1}{2}\right)^x=2^{-x}; из 2f>2g2^{-f}>2^{-g} при основании 2>12>1 следует f>g-f>-g, то есть f<gf<g.

Пример 1 (простое). 32x1>273^{2x-1}>27.

Шаг 1. 27=3327=3^3, основание 3>13>1: 2x1>32x-1>3.

Шаг 2. x>2x>2. Ответ: (2,+)(2,+\infty).

Шаг 3. Проверка границы: x=2x=2: 33=273^3=27, не строго больше — верно, что x=2x=2 не включён.

Пример 2 (замена на квадратное). 4x52x+404^x-5\cdot2^x+4\le0.

Шаг 1. (2x)252x+40(2^x)^2-5\cdot2^x+4\le0. Замена t=2x>0t=2^x>0: t25t+40t^2-5t+4\le0.

Шаг 2. (t1)(t4)0(t-1)(t-4)\le0: 1t41\le t\le 4. Оба >0>0 — ограничение t>0t>0 не отсекает ничего.

Шаг 3. 2x1x02^x\ge1\Rightarrow x\ge0; 2x4x22^x\le4\Rightarrow x\le2. Ответ: [0,2][0,2].

Шаг 4. Проверка: x=0x=0: 15+4=001-5+4=0\le0; x=1x=1: 410+4=204-10+4=-2\le0; x=3x=3: 6440+4=28>064-40+4=28>0 — верно.

Типичные ошибки.
1. Не обращают знак при $0<a<1$ — получают ответ «наоборот».
2. Забывают $t>0$ при замене — и включают отрицательные значения tt из квадратного неравенства.
3. Путают

gt;$ и $\ge$ на границе — строгое неравенство не включает граничную точку.
4. Не переводят обратно от $t$ к $x$ — записывают ответ по tt, а не по xx.

Дальше. Логарифмические неравенства и смешанные — в тренажёре №15.

Теория изучена?

Закрепи знания на практике — переходи к тренировке!

Тренироваться