每日一题[763]复合函数的零点

已知函数$f(x)=ax+\ln x-\dfrac {x^2}{x-\ln x}$有三个不同的零点$x_1,x_2,x_3$(其中$x_1<x_2<x_3$),则$$\left(1-\dfrac{\ln{x_1}}{x_1}\right)^2\left(1-\dfrac{\ln{x_2}}{x_2}\right)\left(1-\dfrac{\ln{x_3}}{x_3}\right)$$的值为(      )

A.$1-a$
B.$a-1$
C.$-1$
D.$1$


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正确答案是D.

分析与解 函数的零点即方程$(ax+\ln x)(x-\ln x)=x^2$的解,因为$x>0$,所以方程可以变形为$$\left(a+\dfrac {\ln x}{x}\right)\left(1-\dfrac{\ln x}{x}\right)=1.$$令$t=\dfrac{\ln x}{x}$,记函数$g(x)=\dfrac{\ln x}{x}$,则有$g'(x)=\dfrac{1-\ln x}{x^2}$,所以$g(x)$在$(1,\rm{e})$上单调递增,在$(\rm{e},+\infty)$上单调递减,$g(x)_{\max}=\dfrac 1{\rm e}$,$g(x)$的图象如下:所求方程的解相当于先求一元二次方程$(a+t)(1-t)=1$的解$t_1,t_2(t_1\leqslant t_2)$,再求方程$g(x)=t_i,i=1,2$的解.

因为方程有三个不同零点,所以$t_1<t_2\leqslant \dfrac {1}{\rm e}$.

先考虑一元二次方程$$t^2+(a-1)t+1-a=0,$$由判别式$\Delta >0$解得$a>1$或$a<-3$,由韦达定理知$$t_1+t_2=1-a,t_1t_2=1-a.$$当$a<-3$时,$t_1+t_2=1-a>4$与$t_1<t_2\leqslant \dfrac{1}{\rm e}$矛盾,所以$$a>1,t_1<0<t_2<\dfrac 1{\rm e}.$$于是知$$g(x_1)=t_1,g(x_2)=g(x_3)=t_2.$$所求代数式为$$(1-t_1)^2(1-t_2)(1-t_2)=[(1-t_1)(1-t_2)]^2=[1-(t_1+t_2)+t_1t_2]^2=1.$$

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