每日一题[629]充分条件先行

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______.


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分析与解 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$(-1-\sqrt 2,-1+\sqrt 2)\cup (1,+\infty)$.

说明 通过分析端点,可以得到恒成立问题的必要条件以及存在性问题的充分条件.

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