Чтобы решить выражение
[
\frac{3\log_5 15 \cdot \log_5 9 - 2(\log_5 15)^2 - (\log_5 9)^2}{\log_5 9 - \log_5 15},
]
мы можем использовать свойства логарифмов и алгебраические преобразования.
Разложение числителя
Числитель можно переписать следующим образом:
[
3\log_5 15 \cdot \log_5 9 - 2(\log_5 15)^2 - (\log_5 9)^2.
]
Обозначим (\log_5 15 = a) и (\log_5 9 = b). Тогда числитель принимает вид:
[
3ab - 2a^2 - b^2.
]
Использование формулы разности квадратов
Обратите внимание на формулу разности квадратов:
[
(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2.
]
Мы можем преобразовать числитель, добавив и вычтя (4ab):
[
3ab - 2a^2 - b^2 = -2a^2 + 3ab - b^2 = -(2a^2 - 3ab + b^2).
]
Теперь преобразуем (2a^2 - 3ab + b^2) так, чтобы оно соответствовало квадрату разности:
[
2a^2 - 3ab + b^2 = (a^2 - 2ab + b^2) + a^2 - ab = (a - b)^2 + a(a - b).
]
Подстановка в числитель
Получаем:
[
-(a-b)^2 - a(a-b) = -(a-b)(a-b) - a(a-b) = -(a-b)(a-b + a) = -(a-b)^2.
]
Упрощение выражения
Теперь упростим выражение:
[
\frac{-(a-b)^2}{b-a}.
]
Заметим, что (b-a = -(a-b)). Поэтому:
[
\frac{-(a-b)^2}{b-a} = \frac{-(a-b)^2}{-(a-b)} = a-b.
]
Подстановка логарифмов
Теперь вернёмся к логарифмам:
[
a - b = \log_5 15 - \log_5 9.
]
Используя свойство логарифмов (\log_b m - \log_b n = \log_b \frac{m}{n}), получаем:
[
\log_5 \frac{15}{9} = \log_5 \frac{5}{3}.
]
Таким образом, окончательный ответ:
[
\log_5 \frac{5}{3}.
]