Пусть \( t = 3^x \), тогда неравенство примет вид:
\[ t^2 - 4t + 3 \le 0 \]
Найдем корни квадратного уравнения \( t^2 - 4t + 3 = 0 \):
\[ D = (-4)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 3 = 16 - 12 = 4 \]
\[ t_1 = \frac{4 + \sqrt{4}}{2} = \frac{4 + 2}{2} = 3 \]
\[ t_2 = \frac{4 - \sqrt{4}}{2} = \frac{4 - 2}{2} = 1 \]
Тогда неравенство можно переписать как:
\[ (t - 3)(t - 1) \le 0 \]
Решением этого неравенства является промежуток \( t \in [1; 3] \).
Вернемся к замене: \( 1 \le 3^x \le 3 \)
Тогда \( 3^0 \le 3^x \le 3^1 \), откуда следует, что \( 0 \le x \le 1 \).
Пусть \( t = 5^x \), тогда неравенство примет вид:
\[ t^2 + 4t - 5 \ge 0 \]
Найдем корни квадратного уравнения \( t^2 + 4t - 5 = 0 \):
\[ D = 4^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-5) = 16 + 20 = 36 \]
\[ t_1 = \frac{-4 + \sqrt{36}}{2} = \frac{-4 + 6}{2} = 1 \]
\[ t_2 = \frac{-4 - \sqrt{36}}{2} = \frac{-4 - 6}{2} = -5 \]
Тогда неравенство можно переписать как:
\[ (t - 1)(t + 5) \ge 0 \]
Решением этого неравенства является объединение промежутков \( t \in (-\infty; -5] \cup [1; +\infty) \).
Вернемся к замене: \( 5^x \le -5 \) или \( 5^x \ge 1 \)
Так как \( 5^x > 0 \) для любого \( x \), то неравенство \( 5^x \le -5 \) не имеет решений.
Тогда \( 5^x \ge 1 \), то есть \( 5^x \ge 5^0 \), откуда следует, что \( x \ge 0 \).
Пусть \( t = 0.2^x \), тогда неравенство примет вид:
\[ t^2 - 1.2t + 0.2 > 0 \]
Найдем корни квадратного уравнения \( t^2 - 1.2t + 0.2 = 0 \):
\[ D = (-1.2)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 0.2 = 1.44 - 0.8 = 0.64 \]
\[ t_1 = \frac{1.2 + \sqrt{0.64}}{2} = \frac{1.2 + 0.8}{2} = 1 \]
\[ t_2 = \frac{1.2 - \sqrt{0.64}}{2} = \frac{1.2 - 0.8}{2} = 0.2 \]
Тогда неравенство можно переписать как:
\[ (t - 1)(t - 0.2) > 0 \]
Решением этого неравенства является объединение промежутков \( t \in (-\infty; 0.2) \cup (1; +\infty) \).
Вернемся к замене: \( 0.2^x < 0.2 \) или \( 0.2^x > 1 \)
Тогда \( 0.2^x < 0.2^1 \), откуда следует, что \( x > 1 \) (так как основание меньше 1, знак неравенства меняется).
И \( 0.2^x > 0.2^0 \), откуда следует, что \( x < 0 \) (так как основание меньше 1, знак неравенства меняется).
Пусть \( t = \left(\frac{1}{7}\right)^x \), тогда неравенство примет вид:
\[ t^2 + 6t - 7 < 0 \]
Найдем корни квадратного уравнения \( t^2 + 6t - 7 = 0 \):
\[ D = 6^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-7) = 36 + 28 = 64 \]
\[ t_1 = \frac{-6 + \sqrt{64}}{2} = \frac{-6 + 8}{2} = 1 \]
\[ t_2 = \frac{-6 - \sqrt{64}}{2} = \frac{-6 - 8}{2} = -7 \]
Тогда неравенство можно переписать как:
\[ (t - 1)(t + 7) < 0 \]
Решением этого неравенства является промежуток \( t \in (-7; 1) \).
Вернемся к замене: \( -7 < \left(\frac{1}{7}\right)^x < 1 \)
Так как \( \left(\frac{1}{7}\right)^x > 0 \) для любого \( x \), то неравенство \( \left(\frac{1}{7}\right)^x > -7 \) выполняется всегда.
Тогда \( \left(\frac{1}{7}\right)^x < 1 \), то есть \( \left(\frac{1}{7}\right)^x < \left(\frac{1}{7}\right)^0 \), откуда следует, что \( x > 0 \) (так как основание меньше 1, знак неравенства меняется).
Ответы:
а) \( 0 \le x \le 1 \)
б) \( x \ge 0 \)
в) \( x < 0 \) или \( x > 1 \)
г) \( x > 0 \)