Vamos introduzir um exemplo numérico semelhante ao exercício postado .
Imagine que temos a seguinte desigualdade

(a) .
Veja que

.
e

.
Pergunta : Dado um

real qualquer ,qual o conjunto solução para

da desigualdade

?
Possível justificativa para a pergunta :
Como

, do ponto de vista de funções ,considerando

temos que

é estritamente crescente (

se

) . Assim , dado um

real ,

é o conjunto solução da desigualdade .Significa que qualquer

que tomarmos no intervalo acima , satisfará a desigualdade (a) .
Suponha que

.Qualquer x em

satisfaz

,não é verdade ?
Agora o que acontece se ao invés de

e

temos ,respectivamente ,

e

?
Dica para o exercício :

(por quê ??) e

.Então ...
Tente concluir ,se não conseguir post suas dúvidas .