Логарифмічні нерівності
~20 хв · 8 розділів · 8 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + українська література.
Від ОДЗ до відповіді: перетин допустимих значень із монотонністю логарифмічної функції, зміна знака при основі меншій за 1 і пошук цілих розв'язків.
Логарифмічна нерівність — це нерівність, у якій змінна міститься під знаком логарифма. Наприклад: , , . Щоб розв’язати таку нерівність, потрібно врахувати дві речі: область допустимих значень (ОДЗ) і монотонність логарифмічної функції.
Область допустимих значень (ОДЗ)
Логарифм визначено лише для додатних чисел. Тому кожен підлогарифмічний вираз має бути строго більшим за нуль. Крім того, основа логарифма має задовольняти умови і (у завданнях НМТ основа зазвичай задана числом, і ці умови виконуються автоматично).
Якщо не записати ОДЗ, у відповідь можуть потрапити числа, для яких логарифм не існує. Наприклад, у нерівності без ОДЗ можна отримати , але при вираз не має змісту. Тому спершу завжди записуємо: , тобто .
Монотонність логарифмічної функції
Функція поводиться по-різному залежно від основи:
якщо , функція зростає: більшому аргументу відповідає більший логарифм;
якщо , функція спадає: більшому аргументу відповідає менший логарифм.
Звідси випливають ключові правила для розв’язування нерівностей:
При : — знак нерівності зберігається.
При : — знак нерівності змінюється на протилежний.
Зверни увагу: знак нерівності залежить винятково від основи логарифма, а не від знака правої частини. Навіть якщо справа стоїть від’ємне число, правило не змінюється.
Розв’язок як переріз множин
Розв’язати логарифмічну нерівність — означає знайти переріз (спільну частину) двох множин: ОДЗ і розв’язку нерівності для аргументів. На практиці це виглядає як система нерівностей:
1. Записуємо ОДЗ: кожен підлогарифмічний вираз .
2. Розв’язуємо нерівність для аргументів, враховуючи монотонність.
3. Знаходимо спільний проміжок — це й буде відповідь.
Найзручніше позначати обидві множини на одній числовій прямій — тоді переріз видно одразу.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Найпростіший тип логарифмічної нерівності — коли з одного боку стоїть логарифм, а з іншого — число. Щоб розв’язати таку нерівність, потрібно записати число у вигляді логарифма з тією самою основою, що й у лівій частині.
Як записати число логарифмом
За означенням логарифма: . Це означає, що будь-яке число можна подати як логарифм з основою від . Найпоширеніші приклади:
Число | Запис логарифмом | Пояснення |
|---|---|---|
3 | ||
0 | ||
1 | ||
Приклад 1:
Крок 1 — ОДЗ: , отже .
Крок 2 — записуємо число логарифмом: . Маємо .
Крок 3 — основа , тому знак зберігаємо: , звідки .
Крок 4 — переріз ОДЗ () і розв’язку (): .
Приклад 2:
Крок 1 — ОДЗ: , отже .
Крок 2 — записуємо: , бо . Маємо .
Крок 3 — основа , тому знак змінюємо: , звідки .
Крок 4 — переріз: .
Приклад 3:
Крок 1 — ОДЗ: , отже .
Крок 2 — записуємо: . Маємо .
Крок 3 — основа , знак змінюємо: , звідки .
Крок 4 — переріз: .
Коли ОДЗ виконується сама
У деяких випадках умова випливає з самої нерівності. Наприклад, якщо і , то , а завжди додатне, тому ОДЗ виконується автоматично. Однак для нерівностей виду при або при умова є обов’язковою — її потрібно перевіряти окремо.
Розгляньмо . Записуємо , маємо . Основа , тому . ОДЗ: . Переріз: . Якби ми не записали ОДЗ, то отримали б , що включає від’ємні числа, для яких логарифм не існує.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Коли логарифми стоять з обох боків нерівності, ми порівнюємо їхні аргументи за правилами монотонності. Але спершу обов’язково записуємо ОДЗ для обох підлогарифмічних виразів.
Порівняння двох логарифмів з однаковою основою
Розгляньмо .
ОДЗ: і . Звідси і . Спільна умова: .
Основа , знак зберігаємо: , отже .
Переріз з ОДЗ: .
Тепер нерівність з основою, меншою за 1: .
ОДЗ: і . Звідси і , тобто .
Основа , знак змінюємо: , отже , .
Переріз: .
Застосування властивостей логарифмів
У довідкових матеріалах НМТ є основні властивості логарифмів: логарифм добутку, частки, степеня. Але їх можна застосовувати лише після того, як записано ОДЗ для кожного окремого логарифма. Чому? Тому що, наприклад, визначено лише при , а — при або . Якщо спершу згорнути суму в добуток, а потім шукати ОДЗ, можна втратити або додати сторонні проміжки.
Приклад із сумою логарифмів
Розв’яжемо .
ОДЗ: і , отже .
Застосовуємо властивість: .
Записуємо : .
Основа , знак зберігаємо: , тобто .
Корені квадратного тричлена: і . Розв’язок: .
Переріз з ОДЗ (): .
Квадратний аргумент
Розв’яжемо .
ОДЗ: . Розкладаємо: . Метод інтервалів дає або .
Записуємо : .
Основа , знак зберігаємо: , тобто .
Корені: і . Розв’язок: .
Переріз з ОДЗ: .
Заміна змінної
Якщо нерівність містить або у кількох місцях, зручно зробити заміну . Розв’яжемо .
ОДЗ: .
Заміна : .
Корені квадратного тричлена: і . Розв’язок: .
Повертаємося до : .
Записуємо і : .
Основа , знак зберігаємо: .
ОДЗ виконується автоматично. Відповідь: .
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Розгляньмо п’ять типових завдань на логарифмічні нерівності — саме такі можуть трапитися на НМТ.
Приклад 1. Розв’яжіть нерівність
Завдання з вибором однієї відповіді з п’яти.
Розв’язання:
ОДЗ: , отже .
Записуємо : .
Основа , знак зберігаємо: , звідки .
Переріз: .
Правильна відповідь: .
Чому інші варіанти неправильні:
— забули ОДЗ, включили числа , для яких логарифм не існує.
— змінили знак нерівності, хоча основа .
— помилково взяли замість .
— довільне звуження проміжку без обґрунтування.
Приклад 2. Розв’яжіть нерівність
Завдання з вибором однієї відповіді з п’яти.
Розв’язання:
ОДЗ: , отже .
Записуємо , бо .
Основа , знак змінюємо: , звідки , тобто .
Переріз: .
Правильна відповідь: .
Чому інші варіанти неправильні:
— не змінили знак нерівності (отримали ).
— не врахували ОДЗ .
— записали як (помилка: , а не ).
— не помітили, що точка входить у розв’язок (нерівність нестрога).
Приклад 3. Знайдіть кількість цілих розв’язків нерівності
Завдання з короткою відповіддю (число).
Розв’язання:
ОДЗ: , отже .
: .
Основа , знак зберігаємо: , звідки .
Переріз: .
Цілі числа на цьому проміжку: — всього 8 чисел.
Відповідь: 8.
Поширена пастка: включити (тоді цілих буде 9). Але при підлогарифмічний вираз дорівнює 0, а логарифм нуля не існує.
Приклад 4. Знайдіть суму цілих розв’язків нерівності
Завдання з короткою відповіддю (число).
Розв’язання:
ОДЗ: і , отже .
Застосовуємо властивість: , тобто .
: .
Основа : , звідки , тобто .
Переріз з ОДЗ (): .
Цілі числа: 2 і 3. Сума: .
Відповідь: 5.
Пастка: якщо не записати ОДЗ, то розв’язком буде , цілі числа — від до 3, їхня сума дорівнює 0. Але, наприклад, при не визначений , а при — обидва логарифми.
Приклад 5. Розв’яжіть нерівність
Завдання з вибором однієї відповіді з п’яти.
Розв’язання:
ОДЗ: . ⇒ або .
: .
Основа , знак змінюємо: , тобто .
Корені: і . Розв’язок: .
Переріз з ОДЗ: .
Правильна відповідь: .
Чому інші варіанти неправильні:
— не врахували ОДЗ, включили проміжок , де логарифм не існує.
— не змінили знак нерівності (отримали ).
— ці числа не входять ні в ОДЗ, ні в розв’язок.
— включили точки і , де логарифм не існує.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Ось найпоширеніші помилки, яких припускаються учні під час розв’язування логарифмічних нерівностей. Запам’ятай їх, щоб не втратити бали на НМТ.
Забувають ОДЗ. Наприклад, у нерівності отримують замість правильного . Без ОДЗ у відповідь потрапляють числа, для яких логарифм не існує. Завжди починай з ОДЗ!
Не змінюють знак при основі . Наприклад, у нерівності помилково пишуть і отримують . Правильно: , відповідь . Запам’ятай: основа менша за 1 — знак змінюється.
Неправильно записують число логарифмом. Наприклад, записують як , а правильно — , бо . Перевіряй: має дорівнювати числу під знаком логарифма.
Шукають ОДЗ після застосування властивостей. Наприклад, у нерівності спершу згортають у і шукають ОДЗ для добутку: . Це дає або , що неправильно, бо існує лише при , а — лише при . Правильна ОДЗ: .
Змінюють знак через від’ємне число в правій частині. Наприклад, у нерівності помилково пишуть , міркуючи: «справа від’ємне число, тому знак змінюється». Це груба помилка! Знак нерівності залежить лише від основи логарифма. Основа , тому знак зберігається: .
В ОДЗ пишуть замість . Логарифм визначено лише для строго додатних чисел. Якщо в ОДЗ написати , то точка потрапить у відповідь, хоча не існує. Завжди пиши .
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Логарифмічні нерівності належать до розділу програми «Рівняння, нерівності та їх системи». На рівні стандарту програма вимагає розв’язувати найпростіші логарифмічні нерівності та ті, що зводяться до них. Тригонометричні й ірраціональні нерівності програма відносить до профільного рівня (П), але документи НМТ рівнів не розрізняють, тому виключати такі нерівності з тесту не можна.
Формати завдань
Вибір однієї відповіді з п’яти (завдання 1–15, 0 або 1 бал). У таких завданнях варіанти-пастки зазвичай побудовано на двох типових помилках: проміжок без ОДЗ і проміжок з незміненим знаком при основі .
Коротка відповідь (завдання 19–22, 0 або 2 бали без часткових). Тут можуть попросити знайти кількість цілих розв’язків або їхню суму. Відповідь — одне число, яке записують десятковим дробом.
Що є в довідкових матеріалах
На НМТ ти отримаєш довідкові матеріали, у яких є основна логарифмічна тотожність, властивості логарифмів (логарифм добутку, частки, степеня) і формула . Однак правил про ОДЗ і зміну знака нерівності там немає — це треба знати самому.
Приклади з демоваріанта НМТ-2026
У демоваріанті НМТ-2026 завдання № 4 — найпростіше логарифмічне рівняння, а № 13 — система нерівностей. Логарифмічні й показникові нерівності за експертною оцінкою в аналізі програми належать до найважчих тем тесту, тому варто приділити їм особливу увагу.
Стратегія для тесту
Якщо сумніваєшся у відповіді, скористайся підстановкою. Візьми число, яке явно належить ОДЗ (наприклад, для ), і число, яке явно не належить ОДЗ (наприклад, ). Підстав їх у варіанти — ті, що включають число поза ОДЗ, можна одразу відкинути. Потім перевір знак нерівності для числа з ОДЗ.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Навіщо шукати ОДЗ, якщо нерівність і так розв’язується?
ОДЗ — це не формальність, а захист від помилок. Без ОДЗ ти можеш отримати проміжок, який включає числа, для яких логарифм не існує. Наприклад, у нерівності без ОДЗ відповідь містить , але не визначено. ОДЗ відтинає такі числа. Крім того, коли ти застосовуєш властивості логарифмів, ОДЗ може змінитися — тому спершу записують ОДЗ для початкового виразу.
Як записати число у вигляді логарифма з основою ?
За означенням: . Отже, . Перевірка: . Поширена помилка — писати , але , а . Не плутай з .
Чи змінюється знак нерівності, якщо в правій частині від’ємне число?
Ні, ніколи. Знак нерівності залежить винятково від основи логарифма. Якщо основа , знак зберігається за будь-якого числа справа — додатного, від’ємного або нуля. Якщо , знак змінюється на протилежний — теж незалежно від правої частини. Наприклад, : основа , тому , тобто .
Чому ОДЗ треба записати до того, як застосувати властивості логарифмів?
Тому що після застосування властивостей область визначення виразу може розширитися. Наприклад, існує лише при . Але якщо згорнути суму в , то цей вираз існує при або . Якщо записати ОДЗ після згортання, ти отримаєш зайвий проміжок , де початкова нерівність не має змісту.
Чи будуть на НМТ тригонометричні або ірраціональні нерівності?
Напевно сказати не можна. Програма відносить тригонометричні й ірраціональні нерівності до профільного рівня (П), але документи НМТ рівнів не розрізняють, тож виключати їх не варто. Основу становлять лінійні, квадратні, дробово-раціональні (метод інтервалів), показникові й логарифмічні нерівності, а також нерівності з модулем.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Спершу ОДЗ: кожен підлогарифмічний вираз .
Монотонність: — знак для аргументів зберігається; — знак змінюється на протилежний. Знак правої частини на це не впливає.
Число записуємо логарифмом: . Наприклад, , .
Відповідь — переріз: спільна частина ОДЗ і розв’язку нерівності для аргументів.
Властивості логарифмів: застосовуй лише після запису ОДЗ для початкового виразу.
Тригонометричні й ірраціональні нерівності: програма відносить їх до профільного рівня, але виключати їх із НМТ не можна.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Розв'яжіть нерівність ${}log_3(x + 2) < 2$.
2. Розв'яжіть нерівність ${}log_{0,5}(x^2 - x) > -1$.
3. Розв'яжіть нерівність ${}log_2(x - 1) \leq 3$.
4. Розв'яжіть нерівність ${}log_3(2x - 1) > log_3(x + 4)$.
5. Розв'яжіть нерівність ${}log_{0,2}(3 - x) \geq -1$.
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 8 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест