关于 $x$ 的不等式 $(ax-1)(\ln x+ax)\geqslant 0$ 在 $(0,+\infty)$ 上恒成立,则实数 $a$ 的取值范围是 .
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$\left(-\infty,-\dfrac{1}{\rm e}\right]\cup\left\{{\rm e}\right\}$
【解析】
对 $a$ 进行讨论,显然 $a\ne 0$.
情形一 $a<0$.因为 $ax-1<0$,所以\[\forall x>0,\ln x+ax\leqslant 0,\]而函数\[m(x)=\ln x+ax
\]的最小值在 $ -\dfrac 1a $ 时取到,所以\[m\left(-\dfrac 1a\right)\leqslant 0,\]解得\[a\leqslant -\dfrac 1{\rm e}.\]情形二 $ a>0 $.此时有\[\forall x>0, \left(x-\dfrac 1a\right)\left(\ln x+ax\right)\geqslant 0 ,\]因为函数 $ y=x-\dfrac 1a $ 与函数 $ y=\ln x+ax $ 都在 $(0,+\infty)$ 上单调递增,而第一个函数有唯一的零点 $ \dfrac 1a $,所以后一个函数也有唯一的零点 $ \dfrac 1a $,即\[\ln\dfrac 1a+a\cdot\dfrac 1a=0,\]解得\[a=\rm e .\]综上所述,实数 $ a $ 的取值范围是 $ \left(-\infty,-\dfrac{1}{\rm e}\right]\cup\left\{{\rm e}\right\}$.
\]的最小值在 $ -\dfrac 1a $ 时取到,所以\[m\left(-\dfrac 1a\right)\leqslant 0,\]解得\[a\leqslant -\dfrac 1{\rm e}.\]
题目
答案
解析
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