已知 $f(x)=a\ln x+\dfrac{1-a}2x^2-x$,若存在 $x\geqslant 1$,使得 $f(x)<\dfrac a{a-1}$,则实数 $a$ 的取值范围是 \((\qquad)\) .
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
C
【解析】
由于 $f(1)=-\dfrac{1+a}2$,解不等式$$f(1)<\dfrac{a}{a-1},$$即$$\dfrac{a^2+2a-1}{2(a-1)}>0,$$得 $-1-\sqrt 2<a<-1+\sqrt 2$ 或 $a>1$.这是使得命题成立的充分条件.
考虑 $f(x)$ 的导函数$$f'(x)=\dfrac ax+(1-a)x-1=\dfrac{(x-1)[(1-a)x-a]}{x},$$当 $f(1)\geqslant \dfrac{a}{a-1}$ 时,有 $a\leqslant -1-\sqrt 2$ 或 $-1+\sqrt 2\leqslant a<1$,此时一定有 $1-a>0$.
如果 $\dfrac {a}{1-a}\leqslant 1$,则 $f(x)$ 在 $(1,+\infty)$ 上单调递增,命题不可能成立;所以只能有 $\dfrac {a}{1-a}>1$,此时 $\dfrac 12<a<1$,$f(x)$ 在 $(1,+\infty)$ 上有唯一的极小值点 $\dfrac {a}{1-a}$,但极小值$$f\left(\dfrac{a}{1-a}\right)=a\ln\dfrac{a}{1-a}+\dfrac{a^2}{2(1-a)}-\dfrac{a}{1-a}>\dfrac{a}{a-1},$$不符合题意.
综上所述,$a$ 的取值范围是 $(-1-\sqrt 2,-1+\sqrt 2)\cup (1,+\infty)$.
考虑 $f(x)$ 的导函数$$f'(x)=\dfrac ax+(1-a)x-1=\dfrac{(x-1)[(1-a)x-a]}{x},$$当 $f(1)\geqslant \dfrac{a}{a-1}$ 时,有 $a\leqslant -1-\sqrt 2$ 或 $-1+\sqrt 2\leqslant a<1$,此时一定有 $1-a>0$.
如果 $\dfrac {a}{1-a}\leqslant 1$,则 $f(x)$ 在 $(1,+\infty)$ 上单调递增,命题不可能成立;所以只能有 $\dfrac {a}{1-a}>1$,此时 $\dfrac 12<a<1$,$f(x)$ 在 $(1,+\infty)$ 上有唯一的极小值点 $\dfrac {a}{1-a}$,但极小值$$f\left(\dfrac{a}{1-a}\right)=a\ln\dfrac{a}{1-a}+\dfrac{a^2}{2(1-a)}-\dfrac{a}{1-a}>\dfrac{a}{a-1},$$不符合题意.
综上所述,$a$ 的取值范围是 $(-1-\sqrt 2,-1+\sqrt 2)\cup (1,+\infty)$.
题目
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