问题 解答题
设x=m和x=n是函数f(x)=lnx+
1
2
x2-(a+2)x
的两个极值点,其中m<n,a∈R.
(Ⅰ) 求f(m)+f(n)的取值范围;
(Ⅱ) 若a≥
e
+
1
e
-2
,求f(n)-f(m)的最大值.
注:e是自然对数的底数.
答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=

1
x
+x-(a+2)=
x2-(a+2)x+1
x

依题意,方程x2-(a+2)x+1=0有两个不等的正根m,n(其中m<n).

(a+2)2-4>0
a+2>0
,∴a>0,

并且m+n=a+2,mn=1.

所以,f(m)+f(n)=lnmn+

1
2
(m2+n2)-(a+2)(m+n)

=

1
2
[(m+n)2-2mn]-(a+2)(m+n)=-
1
2
(a+2)2-1<-3

故f(m)+f(n)的取值范围是(-∞,-3).   …(7分)

(Ⅱ)当a≥

e
+
1
e
-2时,(a+2)2≥e+
1
e
+2

若设t=

n
m
  (t>1),则(a+2)2=(m+n)2=
(m+n)2
mn
=t+
1
t
+2≥e+
1
e
+2

于是有t+

1
t
≥e+
1
e
,∴(t-e)(1-
1
te
)≥0
,∴t≥e

f(n)-f(m)=ln

n
m
+
1
2
(n2-m2)-(a+2)(n-m)=ln
n
m
+
1
2
(n2-m2)-(n+m)(n-m)

=ln
n
m
-
1
2
(n2-m2)=ln
n
m
-
1
2
(
n2-m2
mn
)=ln
n
m
-
1
2
(
n
m
-
m
n
)=
lnt-
1
2
(t-
1
t
)

构造函数g(t)=lnt-

1
2
(t-
1
t
)(其中t≥e),则g′(t)=
1
t
-
1
2
(1+
1
t2
)=-
(t-1)2
2t2
<0

所以g(t)在[e,+∞)上单调递减,g(t)≤g(e)=1-

e
2
+
1
2e

故f(n)-f(m)的最大值是1-

e
2
+
1
2e
.        …(15分)

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