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Inequações Logarítmicas: Domínio e Bases

Resolva inequações com logaritmos, bases maiores ou menores que um, argumentos positivos e intervalos válidos, com exemplos e exercícios explicados.

O que você vai aprender

  • Estabelecer o domínio dos argumentos antes da resolução
  • Comparar logaritmos de mesma base considerando a monotonicidade
  • Escrever a interseção entre domínio e solução como intervalos

Entenda o assunto

Resolva inequações com logaritmos, bases maiores ou menores que um, argumentos positivos e intervalos válidos, com exemplos e exercícios explicados.

Nesta aula, cada transformação algébrica é acompanhada das condições que a tornam válida. Compare os exemplos resolvidos com os exercícios e confira as soluções na expressão de partida.

Como reconhecer a inequação logarítmica

Uma inequação logarítmica compara expressões com logaritmos, como log₂(x−1)>2. Diferentemente de uma equação, ela procura um intervalo de números reais que satisfaz a comparação.

Para log₂(x−1)>2, primeiro impomos x−1>0, ou x>1. Como a base 2 é maior que um, x−1>4 e x>5, já compatível com o domínio.

Argumentos devem ser estritamente positivos

Todo logaritmo real logₐ(U) exige a>0, a≠1 e U>0. Se há dois logaritmos, todos os argumentos precisam ser positivos simultaneamente antes de aplicar qualquer regra.

Na comparação log₂(x−1)<log₂(5−x), exigimos x>1 e x<5. O domínio conjunto é (1,5), e qualquer candidato fora dele será descartado.

Bases maiores que um preservam o sentido

Se a>1, logₐ(x) é estritamente crescente em x>0. Assim, logₐ(U)>logₐ(V) equivale a U>V quando U e V são positivos.

Exemplo: log₃(x+1)≥log₃(4) implica x+1≥4, portanto x≥3. Como x+1>0 nesse conjunto, a solução final continua [3,+∞).

Bases entre zero e um invertem a ordem

Quando 0<a<1, a função logarítmica é estritamente decrescente. Portanto, logₐ(U)>logₐ(V) equivale a U<V, desde que U>0 e V>0.

Para log₁/₂(x)>log₁/₂(4), a condição é x>0, e a comparação equivale a x<4. O resultado é 0<x<4; o zero nunca pode ser incluído.

Comparando um logaritmo com uma constante

Uma constante pode ser reescrita como logaritmo da mesma base. Por exemplo, 2=log₂(4), permitindo comparar log₂(x−1)≤2 diretamente com log₂(4).

Como a base é crescente e x−1>0, obtemos x−1≤4, ou x≤5. Ao cruzar com x>1, a resposta é o intervalo (1,5].

Interseção entre domínio e desigualdade

O resultado algébrico pode conter valores proibidos. Por isso, determine primeiro o domínio D e depois resolva a comparação, obtendo um conjunto S. A resposta real é D∩S.

Por exemplo, log₂(x−3)<1 exige x>3. Pela monotonicidade, x−3<2, então x<5. Logo, a resposta correta é (3,5), e não todo x menor que 5.

Duas expressões variáveis como argumentos

Em log₂(x−1)≥log₂(7−x), o domínio é x>1 e x<7. Como a base cresce, basta resolver x−1≥7−x, o que fornece x≥4.

A interseção resulta [4,7). O limite 4 é aceito porque a igualdade é permitida; o limite 7 fica de fora pois 7−x precisa ser positivo.

Produtos e quocientes em argumentos

As propriedades logₐ(UV)=logₐ(U)+logₐ(V) exigem U>0 e V>0 quando ambos aparecem como logaritmos separados. Não substitua condições de domínio sem justificativa.

Em log₂(x)+log₂(x−2)≥3, o domínio é x>2. Então log₂[x(x−2)]≥3 implica x(x−2)≥8, isto é, (x−4)(x+2)≥0. Com x>2, resta x≥4.

Estudo do sinal em desigualdades auxiliares

Quando a redução gera uma inequação quadrática ou racional, resolva-a por sinal e só depois faça a interseção com o domínio logarítmico. Não descarte restrições encontradas antes.

Na condição (x−4)(x+2)≥0, o produto é não negativo para x≤−2 ou x≥4. Porém, o domínio x>2 elimina todo o ramo x≤−2.

Síntese, gráfico e erros frequentes

O gráfico logarítmico só existe onde seu argumento é positivo e tem assíntota na fronteira do domínio. Bases maiores que um crescem; bases entre zero e um decrescem.

Os equívocos principais são aceitar argumento zero, esquecer a interseção final ou inverter a desigualdade para a base errada. Sempre confira uma resposta com substituição numérica.

Passo a passo

  1. 01

    Anote todas as condições argumento>0 e as restrições da base.

  2. 02

    Converta constantes em logaritmos da mesma base ou use propriedades válidas, mantendo o domínio.

  3. 03

    Compare argumentos conforme a base seja crescente ou decrescente e resolva as inequações auxiliares.

  4. 04

    Intercepte o resultado com o domínio e indique corretamente extremos abertos ou fechados.

FÓRMULA E RESUMO
a>1: logₐ(U)>logₐ(V) ⇔ U>V; 0<a<1: logₐ(U)>logₐ(V) ⇔ U<V, com U,V>0.

Exemplos resolvidos

Veja como aplicar o conceito a situações concretas.

EXEMPLO 1

Base maior que um

log₂(x−1)>3 exige x>1 e equivale a x−1>8, logo x>9.

EXEMPLO 2

Intervalo com extremo fechado

log₂(x−1)≤2 exige x>1 e x−1≤4, fornecendo (1,5].

EXEMPLO 3

Base menor que um

log₁/₂(x)>−2 = log₁/₂(4). Como a base decresce, 0<x<4.

EXEMPLO 4

Dois argumentos variáveis

log₂(x−1)≥log₂(7−x): domínio 1<x<7; comparação x−1≥7−x ⇒ x≥4; resposta [4,7).

EXEMPLO 5

Produto com domínio

log₂(x)+log₂(x−2)≥3 exige x>2. Como x(x−2)≥8 ⇒ (x−4)(x+2)≥0, a solução é x≥4.

EXEMPLO 6

Logaritmo negativo

log₃(x)<0 exige x>0. Como 0=log₃(1), segue 0<x<1.

EXEMPLO 7

Deslocamento no argumento

log₂(2x−4)<1 exige x>2. A comparação 2x−4<2 gera x<3; portanto 2<x<3.

O que vale lembrar

AGORA É COM VOCÊ

Hora de praticar

Escolha uma resposta para cada questão e confira a explicação.

QUESTÃO 01Uma alternativa correta

Resolva log₂(x)>3.

Alternativas da questão 1
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Resposta: B — x>8. O domínio é x>0. Como a base 2 é maior que um, log₂(x)>3 equivale a x>2³=8; a igualdade não está incluída.

QUESTÃO 02Uma alternativa correta

Qual é o domínio de log₃(x−4)?

Alternativas da questão 2
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Resposta: A — x>4. O argumento x−4 deve ser estritamente positivo. Portanto x−4>0 e x>4, excluindo o ponto x=4 onde o logaritmo não existe.

QUESTÃO 03Uma alternativa correta

Resolva log₂(x−1)≤2.

Alternativas da questão 3
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Resposta: D — 1<x≤5. As condições são x>1 e x−1≤4, porque a base é crescente. A interseção é 1<x≤5; o ponto 1 é proibido e o ponto 5 é permitido.

QUESTÃO 04Uma alternativa correta

Resolva log₁/₂(x)>log₁/₂(4).

Alternativas da questão 4
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Resposta: C — 0<x<4. A base 1/2 é decrescente, portanto a ordem dos argumentos se inverte: x<4. O domínio exige x>0, resultando em 0<x<4.

QUESTÃO 05Uma alternativa correta

Resolva log₃(x)≥0.

Alternativas da questão 5
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Resposta: B — x≥1. Como 0=log₃(1) e a base 3 é maior que um, precisamos de x≥1. Esse intervalo já respeita a condição x>0.

QUESTÃO 06Uma alternativa correta

Resolva log₂(x−1)≥log₂(7−x).

Alternativas da questão 6
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Resposta: A — 4≤x<7. O domínio exige 1<x<7. Comparando os argumentos, x−1≥7−x implica x≥4. Juntos, eles produzem o intervalo [4,7).

QUESTÃO 07Uma alternativa correta

Resolva log₂(x)+log₂(x−2)≥3.

Alternativas da questão 7
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Resposta: D — x≥4. A condição é x>2. A comparação vira x(x−2)≥8, cujo sinal dá x≤−2 ou x≥4. A interseção com o domínio conserva somente x≥4.

QUESTÃO 08Uma alternativa correta

Resolva log₃(x)<0.

Alternativas da questão 8
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Resposta: C — 0<x<1. O logaritmo existe apenas para x>0. Como log₃(1)=0 e a função cresce, os valores negativos correspondem a argumentos entre zero e um.

QUESTÃO 09Uma alternativa correta

Resolva log₂(2x−4)<1.

Alternativas da questão 9
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Resposta: B — 2<x<3. A condição 2x−4>0 determina x>2. Já a comparação crescente com 2¹=2 implica 2x−4<2 e x<3. O resultado é (2,3).

QUESTÃO 10Uma alternativa correta

Resolva log₁/₃(x)≤0.

Alternativas da questão 10
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Resposta: A — x≥1. Como a base 1/3 está entre zero e um, o logaritmo é decrescente. Para que o valor seja menor ou igual a log₁/₃(1)=0, o argumento deve satisfazer x≥1.

Perguntas frequentes: Inequações Logarítmicas

Por que não posso incluir os pontos que zeram o argumento?

O logaritmo de zero não é um número real. Mesmo quando a desigualdade inclui a igualdade, a fronteira com argumento nulo fica excluída.

O que acontece se a base estiver entre zero e um?

O logaritmo passa a ser decrescente. Comparar dois logaritmos de mesma base menor que um inverte o sentido entre os argumentos.

Como comparar um logaritmo com um número?

Reescreva a constante c como logₐ(aᶜ), sempre com base a>0 e a≠1, e então use a monotonicidade.

É necessário impor o domínio de cada logaritmo?

Sim. Se aparecem dois logaritmos, todos os argumentos precisam ser positivos simultaneamente; as condições formam uma interseção.

Por que o resultado algébrico não basta?

Uma transformação pode gerar candidatos fora do domínio. A solução real é a interseção entre o conjunto obtido e todas as restrições iniciais.

A regra de logaritmo da soma existe?

Não existe identidade que transforme logₐ(U+V) em logₐ(U)+logₐ(V). Somente produtos, quocientes e potências admitem propriedades apropriadas.

Fontes e referências

Estas fontes ajudam a aprofundar os conceitos apresentados nesta aula. As explicações e os exemplos do UNVRST foram redigidos de forma independente.

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