1. Planteamos el problema: Dada la función $$f(x) = \log_4(x+2) + \log_4(x-2) - \log_4 5,$$ queremos encontrar para qué valores de $x$ se cumple que $f(x) < 0$.
2. Recordemos que el dominio de la función logaritmo requiere que los argumentos sean positivos, por lo que:
$$x+2 > 0 \Rightarrow x > -2,$$
$$x-2 > 0 \Rightarrow x > 2.$$
El dominio de $f$ es entonces $$x > 2.$$
3. Usamos la propiedad de logaritmos que dice que $$\log_a b + \log_a c = \log_a (bc),$$ y que $$\log_a b - \log_a c = \log_a \left(\frac{b}{c}\right).$$ Aplicando esto a $f(x)$:
$$f(x) = \log_4 \left((x+2)(x-2)\right) - \log_4 5 = \log_4 \left(\frac{(x+2)(x-2)}{5}\right).$$
4. Queremos que $f(x) < 0$, es decir:
$$\log_4 \left(\frac{(x+2)(x-2)}{5}\right) < 0.$$
Como la base 4 es mayor que 1, la función logaritmo es creciente, por lo que:
$$\frac{(x+2)(x-2)}{5} < 1.$$
5. Multiplicamos ambos lados por 5 (positivo, no cambia la desigualdad):
$$(x+2)(x-2) < 5.$$
6. Expandimos el producto:
$$x^2 - 4 < 5.$$
7. Sumamos 4 a ambos lados:
$$x^2 < 9.$$
8. Esto implica:
$$-3 < x < 3.$$
9. Recordando el dominio $x > 2$, la intersección con $-3 < x < 3$ es:
$$2 < x < 3.$$
10. Por lo tanto, $f(x)$ es negativa para $$x \in (2, 3).$$
Log Func Negativity 12E525
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