若对任意 $0<x<1$,${\rm e}^x+a\ln (1-x)-1<0$ 恒成立,则实数 $a$ 的取值范围是
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数问题中的技巧
    >
    端点分析
【答案】
$[1,+\infty)$
【解析】
设函数\[f(x)={\rm e}^x+a\ln (1-x)-1,\]则其导函数\[f'(x)={\rm e}^x-\dfrac{a}{1-x},\]注意到 $f(0)=0$,而 $f'(0)=1-a$,于是得到讨论分界点 $a=1$.
情形一 $a\geqslant 1$.此时\[f'(x)\leqslant {\rm e}^x-\dfrac{1}{1-x}.\]我们熟知\[\ln x>1-\dfrac 1x,\]于是\[x>1-\dfrac{1}{{\rm e}^x},\]从而\[\forall x\in [0,1),{\rm e}^x\leqslant\dfrac{1}{x-1}.\]因此 $f(x)$ 在 $[0,1)$ 上单调递减,因此当 $0<x<1$ 时,有\[f(x)<f(0)=0,\]符合题意.
情形二 $a<1$.此时当 $0<x<1$ 时,有\[f'(x)>1+x-\dfrac a{1-x}=\dfrac{1-a-x^2}{1-x},\]于是在 $\left(0,\sqrt{1-a}\right)$ 上,$f(x)$ 单调递增,此时\[f(x)>f(0)=0,\]不符合题意.
综上所述,实数 $a$ 的取值范围是 $[1,+\infty)$.
题目 答案 解析 备注
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