Se da la desigualdad:
$$\frac{\left(\left(x^{2} - 4 x\right) + 2\right) \log{\left(2 \right)}}{x + 1} \leq 1$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\frac{\left(\left(x^{2} - 4 x\right) + 2\right) \log{\left(2 \right)}}{x + 1} = 1$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación:
$$\frac{\left(\left(x^{2} - 4 x\right) + 2\right) \log{\left(2 \right)}}{x + 1} = 1$$
cambiamos:
Saquemos el factor común fuera de paréntesis
$$\frac{x^{2} \log{\left(2 \right)} - 4 x \log{\left(2 \right)} - x - 1 + 2 \log{\left(2 \right)}}{x + 1} = 0$$
denominador
$$x + 1$$
entonces
x no es igual a -1
Ya que la parte derecha de la ecuación es igual a cero, la solución de la ecuación será, si por lo menos uno de los factores en la parte izquierda de la ecuación es igual a cero.
Obtenemos ecuaciones
$$x^{2} \log{\left(2 \right)} + x \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right) - 1 + 2 \log{\left(2 \right)} = 0$$
resolvemos las ecuaciones obtenidas:
1.
$$x^{2} \log{\left(2 \right)} + x \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right) - 1 + 2 \log{\left(2 \right)} = 0$$
Abramos la expresión en la ecuación
$$x^{2} \log{\left(2 \right)} + x \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right) - 1 + 2 \log{\left(2 \right)} = 0$$
Obtenemos la ecuación cuadrática
$$x^{2} \log{\left(2 \right)} - 4 x \log{\left(2 \right)} - x - 1 + 2 \log{\left(2 \right)} = 0$$
Es la ecuación de la forma
a*x^2 + b*x + c = 0
La ecuación cuadrática puede ser resuelta
con la ayuda del discriminante.
Las raíces de la ecuación cuadrática:
$$x_{1} = \frac{\sqrt{D} - b}{2 a}$$
$$x_{2} = \frac{- \sqrt{D} - b}{2 a}$$
donde D = b^2 - 4*a*c es el discriminante.
Como
$$a = \log{\left(2 \right)}$$
$$b = - 4 \log{\left(2 \right)} - 1$$
$$c = -1 + 2 \log{\left(2 \right)}$$
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c =
(-1 - 4*log(2))^2 - 4 * (log(2)) * (-1 + 2*log(2)) = (-1 - 4*log(2))^2 - 4*(-1 + 2*log(2))*log(2)
Como D > 0 la ecuación tiene dos raíces.
x1 = (-b + sqrt(D)) / (2*a)
x2 = (-b - sqrt(D)) / (2*a)
o
$$x_{1} = \frac{1 + 4 \log{\left(2 \right)} + \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
$$x_{2} = \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
pero
x no es igual a -1
$$x_{1} = \frac{1 + 4 \log{\left(2 \right)} + \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
$$x_{2} = \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
$$x_{1} = \frac{1 + 4 \log{\left(2 \right)} + \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
$$x_{2} = \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
Las raíces dadas
$$x_{2} = \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
$$x_{1} = \frac{1 + 4 \log{\left(2 \right)} + \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
$$x_{0} \leq x_{2}$$
Consideremos, por ejemplo, el punto
$$x_{0} = x_{2} - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\frac{\left(\left(x^{2} - 4 x\right) + 2\right) \log{\left(2 \right)}}{x + 1} \leq 1$$
$$\frac{\left(\left(- 4 \left(- \frac{1}{10} + \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}\right) + \left(- \frac{1}{10} + \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}\right)^{2}\right) + 2\right) \log{\left(2 \right)}}{\left(- \frac{1}{10} + \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}\right) + 1} \leq 1$$
/ 2 \
| / _____________________________________________ \ / _____________________________________________ \|
| | / 2 | | / 2 ||
|12 | 1 1 - \/ (-1 - 4*log(2)) - 4*(-1 + 2*log(2))*log(2) + 4*log(2)| 2*\1 - \/ (-1 - 4*log(2)) - 4*(-1 + 2*log(2))*log(2) + 4*log(2)/|
|-- + |- -- + ---------------------------------------------------------------| - -------------------------------------------------------------------|*log(2)
\5 \ 10 2*log(2) / log(2) /
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- <= 1
_____________________________________________
/ 2
9 1 - \/ (-1 - 4*log(2)) - 4*(-1 + 2*log(2))*log(2) + 4*log(2)
-- + ---------------------------------------------------------------
10 2*log(2)
pero
/ 2 \
| / _____________________________________________ \ / _____________________________________________ \|
| | / 2 | | / 2 ||
|12 | 1 1 - \/ (-1 - 4*log(2)) - 4*(-1 + 2*log(2))*log(2) + 4*log(2)| 2*\1 - \/ (-1 - 4*log(2)) - 4*(-1 + 2*log(2))*log(2) + 4*log(2)/|
|-- + |- -- + ---------------------------------------------------------------| - -------------------------------------------------------------------|*log(2)
\5 \ 10 2*log(2) / log(2) /
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- >= 1
_____________________________________________
/ 2
9 1 - \/ (-1 - 4*log(2)) - 4*(-1 + 2*log(2))*log(2) + 4*log(2)
-- + ---------------------------------------------------------------
10 2*log(2)
Entonces
$$x \leq \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
no se cumple
significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x \geq \frac{- \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}} + 1 + 4 \log{\left(2 \right)}}{2 \log{\left(2 \right)}} \wedge x \leq \frac{1 + 4 \log{\left(2 \right)} + \sqrt{- 4 \left(-1 + 2 \log{\left(2 \right)}\right) \log{\left(2 \right)} + \left(- 4 \log{\left(2 \right)} - 1\right)^{2}}}{2 \log{\left(2 \right)}}$$
_____
/ \
-------•-------•-------
x2 x1