已知 $x>0$ 时,不等式 $[(a-1)x-1](x^2-ax-1)\geqslant 0$ 恒成立,则实数 $a$ 的取值范围是 \((\qquad)\)
A: $0\leqslant a\leqslant \dfrac 32$
B: $1\leqslant a\leqslant \dfrac 32$
C: $a=\dfrac 32$
D: 不存在这样的 $a$
【难度】
【出处】
2016年北京大学生命科学冬令营试卷数学部分
【标注】
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 知识点
    >
    函数
    >
    常见初等函数
    >
    二次函数
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    解不等式
【答案】
C
【解析】
分别考虑直线 $y=(a-1)x-1$ 与二次函数 $y=x^2-ax-1$ 的草图,因为二次函数一定存在一个正零点与一个负零点,所以直线斜率为正,且直线与 $x$ 轴的交点必与二次函数的正零点重合,即 $\dfrac 1{a-1}$ 是方程 $x^2-ax-1=0$ 的解,代入解得 $a=\dfrac 32$.
另法考虑不等式,显然有 $a>1$,题中不等式可以变形为$$\left(x-\dfrac{1}{a-1}\right)(x-x_1)(x-x_2)\geqslant 0,$$其中 $x_1,x_2$ 是方程 $x^2-ax-1=0$ 的两根,因为 $x_1x_2<0$,不妨设 $x_1<x_2$,就有 $x_1<0<x_2$.
而 $x>0$,所以 $x-x_1>0$ 恒成立,从而不等式 $\left(x-\dfrac{1}{a-1}\right)(x-x_2)\geqslant 0$ 对 $x>0$ 恒成立,因为 $\dfrac 1{a-1}>0,x_2>0$,所以只能有 $\dfrac 1{a-1}=x_2$,以下同上.
题目 答案 解析 备注
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