Для решения неравенства
\[ \frac{x(x-2)^{2}(x+3)^{3}}{(x+4)^{4}(x-5)} \leq 0 \]
первым делом необходимо определить нули числителя и знаменателя, а также учесть, при каких значениях выражение меньше или равно нулю.
Шаг 1: Найдем нули числителя и знаменателя.
1.1. Нули числителя: Числитель равен нулю, когда одно из множителей равно нулю:
- \( x = 0 \)
- \( (x-2)^2 = 0 \) → \( x = 2 \) (кратность 2)
- \( (x+3)^3 = 0 \) → \( x = -3 \) (кратность 3)
Таким образом, нули числителя: \( x = -3, 0, 2 \).
1.2. Нули знаменателя: Знаменатель равен нулю, когда:
- \( (x+4)^4 = 0 \) → \( x = -4 \) (кратность 4)
- \( x - 5 = 0 \) → \( x = 5 \) (кратность 1)
Таким образом, нули знаменателя: \( x = -4, 5 \).
Шаг 2: Составим числовую прямую и определим промежутки.
Теперь отметим все найденные значения на числовой прямой:
- \( -4 \) (знаменатель, запрещено)
- \( -3 \) (числитель)
- \( 0 \) (числитель)
- \( 2 \) (числитель)
- \( 5 \) (знаменатель, запрещено)
Промежутки, которые нас интересуют:
- \( (-\infty, -4) \)
- \( (-4, -3) \)
- \( (-3, 0) \)
- \( (0, 2) \)
- \( (2, 5) \)
- \( (5, +\infty) \)
Шаг 3: Проверим знак функции в каждом промежутке.
Для проверки знака функции в каждом промежутке возьмем тестовые значения:
\( x \in (-\infty, -4) \):
Пусть \( x = -5 \)
\( f(-5) = \frac{-5(-5-2)^2(-5+3)^3}{(-5+4)^4(-5-5)} \)
Знак положительный: \( > 0 \).\( x \in (-4, -3) \):
Пусть \( x = -3.5 \)
\( f(-3.5) \) будет отрицательным: \( < 0 \).\( x \in (-3, 0) \):
Пусть \( x = -1 \)
\( f(-1) \) положительное: \( > 0 \).\( x \in (0, 2) \):
Пусть \( x = 1 \)
\( f(1) \) будет отрицательным: \( < 0 \).\( x \in (2, 5) \):
Пусть \( x = 3 \)
\( f(3) \) положительное: \( > 0 \).\( x \in (5, +\infty) \):
Пусть \( x = 6 \)
\( f(6) \) положительное: \( > 0 \).
Шаг 4: Соберем все данные и решим неравенство.
Итак, знаки на промежутках:
- (-∞, -4) → \( > 0 \)
- (-4, -3) → \( < 0 \)
- (-3, 0) → \( > 0 \)
- (0, 2) → \( < 0 \)
- (2, 5) → \( > 0 \)
- (5, +∞) → \( > 0 \)
Значения в которых неравенство меньше или равно нулю:
- \( (-4, -3) \)
- \( [0, 2] \)
Шаг 5: Итоговый ответ.
С учетом исключения точек, где знаменатель равен нулю:
\[ x \in (-4, -3) \cup [0, 2] \]
Это и есть ответ на неравенство.