每日一题[3602]分离变量

2024年10月九省联考高三数学质量检测 #11

已知 $a\left({\rm e}^a-1\right)>(b-1)\ln b$,其中 $\rm{e}$ 是自然对数的底数,则(       )

A.若 $a>0$,则 $\mathrm e^a>b$

B.若 $a>0$,则 $a>b$

C.若 $a<0$,则 $b {\rm e}^a<1$

D.若 $a<0$,则 $\mathrm e^a>2-b$

答案    AC.

解析    设 $f(x)=x\left(\mathrm e^x-1\right)$,则\[a\left({\rm e}^a-1\right)>(b-1)\ln b\iff f(a)>f(\ln b).\]函数 $f(x)$ 的导函数\[f'(x)=\mathrm e^x(x+1)-1,\]于是函数 $f(x)$ 满足\[\begin{array}{c|c|c|c|c|c}\hline x&-\infty&(-\infty,0)&0&(0,+\infty)&+\infty \\ \hline f(x)&+\infty&\searrow&0&\nearrow&+\infty \\ \hline\end{array}\]

若 $a>0$,设直线 $y=f(a)$ 与函数 $f(x)$ 的图象的公共点分别为 $a',a$,则 $a'<0$,此时\[f(a)>f(\ln b)\iff a'<\ln b<a\iff \mathrm e^{a'}<b<\mathrm e^a,\]选项 $\boxed{A}$ 正确;而当 $b\in \left[a,\mathrm e^a\right)$ 时,符合题意,但不满足 $a>b$,选项 $\boxed{B}$ 错误; 

$a<0$,设直线 $y=f(a)$ 与函数 $f(x)$ 的图象的公共点分别为 $a',a$,则 $a'>0$,此时\[f(a)>f(\ln b)\iff a<\ln b<a'\iff \mathrm e^{a}<b<\mathrm e^{a'},\]注意到\[f(-a)=(-a)\left(\mathrm e^{-a}-1\right)=\mathrm e^{-a}\cdot f(a)>f(a),\]于是 $a'<-a$,从而\[\ln b<-a\iff b\mathrm e^a<1,\]选项 $\boxed{C}$ 正确;而当 $b\in\left(\mathrm e^a,2-\mathrm e^a\right]$ 时,符合题意,但不满足 $\mathrm e^a>2-b$,选项 $\boxed{D}$ 错误.

综上所述,正确的选项为 $\boxed{A}$ $\boxed{C}$.

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