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(sqrt(15)+4)^(2*x)-8*(1/(4+sqrt(15)))^x+1>=0

(sqrt(15)+4)^(2*x)-8*(1/(4+sqrt(15)))^x+1>=0 desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

Ha introducido [src]
            2*x                 x         
/  ____    \        /    1     \          
\\/ 15  + 4/    - 8*|----------|  + 1 >= 0
                    |      ____|          
                    \4 + \/ 15 /          
$$\left(\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x} - 8 \left(\frac{1}{\sqrt{15} + 4}\right)^{x}\right) + 1 \geq 0$$
(sqrt(15) + 4)^(2*x) - 8*(sqrt(15) + 4)^(-x) + 1 >= 0
Solución detallada
Se da la desigualdad:
$$\left(\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x} - 8 \left(\frac{1}{\sqrt{15} + 4}\right)^{x}\right) + 1 \geq 0$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\left(\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x} - 8 \left(\frac{1}{\sqrt{15} + 4}\right)^{x}\right) + 1 = 0$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación:
$$\left(\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x} - 8 \left(\frac{1}{\sqrt{15} + 4}\right)^{x}\right) + 1 = 0$$
o
$$\left(\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x} - 8 \left(\frac{1}{\sqrt{15} + 4}\right)^{x}\right) + 1 = 0$$
Sustituimos
$$v = \left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x}$$
obtendremos
$$v + 1 - 8 \left(\sqrt{15} + 4\right)^{- x} = 0$$
o
$$v + 1 - 8 \left(\sqrt{15} + 4\right)^{- x} = 0$$
hacemos cambio inverso
$$\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x} = v$$
o
$$x = \frac{\log{\left(v \right)}}{\log{\left(\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2} \right)}}$$
$$x_{1} = \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
$$x_{2} = \frac{\log{\left(\frac{\sqrt[3]{3} \left(4 \sqrt[3]{3} - \left(1 - \sqrt{3} i\right)^{2} \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}}\right)}{6 \left(1 - \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{36 + \sqrt{1299}}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
$$x_{3} = \frac{\log{\left(\frac{\sqrt[3]{3} \left(4 \sqrt[3]{3} - \left(1 + \sqrt{3} i\right)^{2} \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}}\right)}{6 \left(1 + \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{36 + \sqrt{1299}}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
Descartamos las soluciones complejas:
$$x_{1} = \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
$$x_{0} \leq x_{1}$$
Consideremos, por ejemplo, el punto
$$x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\left(\left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 x} - 8 \left(\frac{1}{\sqrt{15} + 4}\right)^{x}\right) + 1 \geq 0$$
$$\left(- 8 \left(\frac{1}{\sqrt{15} + 4}\right)^{- \frac{1}{10} + \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}} + \left(\sqrt{15} + 4\right)^{2 \left(- \frac{1}{10} + \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}\right)}\right) + 1 \geq 0$$
                        /                /       ______\      /               2/3        \\                                      /       ______\      /               2/3        \     
                        |  2*log(3)   log\36 + \/ 1299 /      |/       ______\      3 ___||                        2*log(3)   log\36 + \/ 1299 /      |/       ______\      3 ___|     
                      2*|- -------- - ------------------ + log\\36 + \/ 1299 /    - \/ 3 /|                      - -------- - ------------------ + log\\36 + \/ 1299 /    - \/ 3 /     
                  1     \     3               3                                           /                 1         3               3                                                
                - - + ---------------------------------------------------------------------                 -- - ----------------------------------------------------------------- >= 0
                  5                                 /      ____\                                            10                               /      ____\                              
                                                 log\4 + \/ 15 /                                                                          log\4 + \/ 15 /                              
    /      ____\                                                                                /      ____\                                                                           
1 + \4 + \/ 15 /                                                                            - 8*\4 + \/ 15 /                                                                           

pero
                        /                /       ______\      /               2/3        \\                                      /       ______\      /               2/3        \    
                        |  2*log(3)   log\36 + \/ 1299 /      |/       ______\      3 ___||                        2*log(3)   log\36 + \/ 1299 /      |/       ______\      3 ___|    
                      2*|- -------- - ------------------ + log\\36 + \/ 1299 /    - \/ 3 /|                      - -------- - ------------------ + log\\36 + \/ 1299 /    - \/ 3 /    
                  1     \     3               3                                           /                 1         3               3                                               
                - - + ---------------------------------------------------------------------                 -- - ----------------------------------------------------------------- < 0
                  5                                 /      ____\                                            10                               /      ____\                             
                                                 log\4 + \/ 15 /                                                                          log\4 + \/ 15 /                             
    /      ____\                                                                                /      ____\                                                                          
1 + \4 + \/ 15 /                                                                            - 8*\4 + \/ 15 /                                                                          

Entonces
$$x \leq \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
no se cumple
significa que la solución de la desigualdad será con:
$$x \geq \frac{- \frac{\log{\left(36 + \sqrt{1299} \right)}}{3} - \frac{2 \log{\left(3 \right)}}{3} + \log{\left(- \sqrt[3]{3} + \left(36 + \sqrt{1299}\right)^{\frac{2}{3}} \right)}}{\log{\left(\sqrt{15} + 4 \right)}}$$
         _____  
        /
-------•-------
       x1
Solución de la desigualdad en el gráfico
Gráfico
(sqrt(15)+4)^(2*x)-8*(1/(4+sqrt(15)))^x+1>=0 desigualdades