每日一题[1071]恰到好处

设函数 \(f(x)=kx^2-kx\),\(g(x)=\begin{cases} \ln x,&x\geqslant 1,\\ -x^3+(a+1)x^2-ax,&0<x<1,\end{cases}\) 若使得不等式 \(f(x)\geqslant g(x)\) 对一切正实数 \(x\) 恒成立的实数 \(k\) 存在且唯一,则实数 \(a\) 的值为_______.


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正确答案是\(2\).

分析与解 根据题意,有\[\forall 0<x<1,k(x-1)\geqslant -x^2+(a+1)x-a,\]且\[\forall x>1,k(x-1)\geqslant \dfrac{\ln x}x.\]如图,若使得不等式 \(f(x)\geqslant g(x)\) 对一切正实数 \(x\) 恒成立的实数 \(k\) 存在且唯一,则直线 \(y=k(x-1)\) 是函数\[\begin{split} g_1(x)&=\dfrac{\ln x}x,\\g_2(x)&=-x^2+(a+1)x-a\end{split}\]的公切线.因此\[\left(\dfrac{\ln x}x\right)'_{x=1}=\left(-x^2+(a+1)x-a\right)'_{x=1},\]也即\[1=-2+(a+1),\]解得 \(a=2\).

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