每日一题[2307]分离变量

已知函数 $f(x)={\rm e}^x-ax^2$($a$ 为常数),则下列结论正确的有(       )

A.若 $f(x)$ 有 $3$ 个零点,则 $a$ 的范围为 $\left(\dfrac{{\rm e}^2}4,+\infty\right)$

B.$a=\dfrac{\rm e}2$ 时,$x=1$ 是 $f(x)$ 的极值点

C.$a=\dfrac12$ 时,$f(x)$ 的零点 $x_0$ 满足 $-1<x_0<-\dfrac12$

D.$a=1$ 时,$f(x)\geqslant0$ 恒成立

答案    AC.

解析    先考虑函数 $f(x)$ 的零点.由于\[f(x)=0\iff \dfrac{{\rm e}^x}{x^2}=a,\]设左侧函数为 $g(x)$,则其导函数\[g'(x)=\dfrac{{\rm e}^x(x-2)}{x^3},\]因此 $g(x)$ 的单调性如下\[\begin{array}{c|cccccccc}\hline x&-\infty&(-\infty,0)&0^-&0^+&(0,2)&2&(2,+\infty)&+\infty\\ \hline g(x)&0^+&\nearrow&+\infty&+\infty&\searrow&\dfrac{{\rm e}^2}4&\nearrow&+\infty \\ \hline \end{array}\]从而选项 $\boxed{A}$ 正确.考虑到\[g(-1)=\dfrac1{\rm e}<\dfrac 12,\quad g\left(-\dfrac 12\right)=\dfrac{4}{\sqrt{\rm e}}>\dfrac 12,\]因此选项 $\boxed{C}$ 正确. 由于\[\forall x\in\mathbb R,f(x)\geqslant 0\iff \forall x\in \mathbb R^{\ast},g(x)\geqslant a,\]因此 $a=1$ 时,$f(x)\ge0 $ 不恒成立,选项 $\boxed{D}$ 错误. 当 $a=\dfrac{\rm e}2$ 时,函数 $f(x)$ 的导函数\[f'(x)={\rm e}^x-{\rm e}x\geqslant 0,\]因此 $x=1$ 是函数 $f'(x)$ 的保号零点,不是 $f(x)$ 的极值点,选项 $\boxed{B}$ 错误. 综上所述,正确的结论有选项 $\boxed{A}$ 和 $\boxed{C}$.

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