设函数 $f\left(x\right) = a \ln x + \dfrac{1-a}{2} {x^2} - bx \left(a \ne 1\right)$,曲线 $y = f\left(x\right) $ 在点 $\left(1 , f\left(1\right)\right) $ 处的切线斜率为 $0$.
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 求 $b$;
    标注
    答案
    $b = 1$
    解析
    本题考查利用导数确定函数切线的相关问题.$f\left(x\right)$ 的定义域为 $\left(0, + \infty \right)$,求导得 $f'\left(x\right) = \dfrac{a}{x} + \left(1 - a\right)x - b $,所以\[ f'\left(1\right) = a + \left(1 - a\right) - b = 0,\]所以 $b = 1$.
  2. 若存在 ${x_0} \geqslant 1 $ 使得 $f\left({x_0}\right) < \dfrac{a}{a - 1}$,求 $a$ 的取值范围.
    标注
    答案
    $\left( { - 1 - \sqrt 2 , - 1 + \sqrt 2 } \right) \cup \left( {1, + \infty } \right)$
    解析
    此题形式上是不等式成立的“存在性”问题,即所给不等式成立等价于寻找函数 $f(x)$ 的最小值满足不等式即可;利用导数求解函数最小值来解决问题.由(1)知\[\begin{split}f'\left(x\right) & = \dfrac{a}{x} + \left(1 - a\right)x - b \\& = \dfrac{{\left(1 - a\right){x^2} - x + a}}{x} \\& = \dfrac{{\left[ {\left(1 - a\right)x - a} \right]\left(x - 1\right)}}{x},\end{split}\]因为 $a \ne 1$,令 $f'\left(x\right) = 0$,可得\[x = 1 或 x = \dfrac{a}{1 - a},\]① 若 $a > 1$,则\[f\left( 1 \right) = \dfrac{1 - a}{2} - 1 = \dfrac{ - 1 - a}{2} < \dfrac{a}{a - 1},\]符合题意;
    ② 当 $\dfrac{a}{1 - a} > 1$,即 $\dfrac{1}{2} < a < 1$ 时,\[\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline
    x & \left(1, \frac{a}{1-a}\right) & \frac{a}{1-a} & \left(\frac{a}{1-a} , + \infty\right) \\ \hline
    f'\left(x\right) & - & 0 & + \\ \hline
    f\left(x\right) & ↘ & 极小 & ↗ \\ \hline \end{array} \]所以\[\begin{split}f{\left(x\right)_{{\mathrm{min}}}} & = f\left(\dfrac{a}{1 - a}\right) \\& = a\ln \dfrac{a}{1 - a} + \dfrac{1 - a}{2}{\left(\dfrac{a}{1 - a}\right)^2} - \dfrac{a}{1 - a} \\& = a\ln \dfrac{a}{1 - a} + \dfrac{1 - a}{2}{\left(\dfrac{a}{1 - a}\right)^2} + \dfrac{a}{a - 1}\\& > \dfrac{a}{a - 1};\end{split}\]③ 当 $\dfrac{a}{1 - a} \leqslant 1$,即 $a \leqslant \dfrac{1}{2}$ 时,$f\left(x\right)$ 在 $\left[ {1, + \infty } \right)$ 上单调递增,所以\[f{\left(x\right)_{{\mathrm{min}}}} = f\left(1\right) = \dfrac{1 - a}{2} - 1 < \dfrac{a}{a - 1},\]解得\[ - 1 - \sqrt 2 < a < - 1 + \sqrt 2 .\]综上所述,$a$ 的取值范围是 $\left( { - 1 - \sqrt 2 , - 1 + \sqrt 2 } \right) \cup \left( {1, + \infty } \right)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
0.117272s