Eu consegui resolver aqui. Primeiramente analisemos as condições de existência:
[tex3]x^2-10x+9\geq 0 \ \ \Leftrightarrow \ \ (x-1)(x-9)\geq 0 \ \ \Leftrightarrow \ \ x\leq -1\ \ \ \text{ou} \ \ \ x \geq 9 \ \ \ \ \ (I)[/tex3]
Resolvendo a inequação:
[tex3]\left[x+ \sqrt{x^2-10x+9}\right]^2 > \left[\sqrt{x + 2\sqrt{x^2-10x+9}}\right]^2 \Leftrightarrow 4x^3+37x^2-86x+45 >0[/tex3]
Esse polinômio do terceiro grau tem, como uma das raízes,
[tex3]x=1[/tex3]. Com isso, aplicando o método das chaves e dividindo duas vezes consecutivas por
[tex3](x-1)[/tex3], encontramos:
[tex3]4x^3+37x^2-86x+45 >0 \Leftrightarrow (x-1)(x-1)(4x+45) >0 \Leftrightarrow \frac{-45}{4}<x<1 \ \ \ \ (II)[/tex3]
Com (I) e (II), concluímos que:
[tex3]S= \{x \in \mathbb{R} | \frac{-45}{4} < x < -1 \ \ \text{ou} \ \ x \geq 9 \}[/tex3]
Eu resumi aqui. Na verdade, eu tive que elevar duas vezes a inequação inicial ao quadrado. O resto é "algebrismo".
Qualquer dúvida, pode perguntar.
Vou fechar essa questão como respondida.
As modernas teorias científica afirmam que em dentro de 5 bilhões de anos, a humanidade presenciará a morte do sol. Imagine como seria presenciar esse evento...