问题
解答题
设x=m和x=n是函数f(x)=lnx+
(Ⅰ) 求f(m)+f(n)的取值范围; (Ⅱ) 若a≥
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)=
+x-(a+2)=1 x
.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).
故
,∴a>0,(a+2)2-4>0 a+2>0
并且m+n=a+2,mn=1.
所以,f(m)+f(n)=lnmn+
(m2+n2)-(a+2)(m+n)1 2
=
[(m+n)2-2mn]-(a+2)(m+n)=-1 2
(a+2)2-1<-31 2
故f(m)+f(n)的取值范围是(-∞,-3). …(7分)
(Ⅱ)当a≥
+e
-2时,(a+2)2≥e+1 e
+2.1 e
若设t=
(t>1),则(a+2)2=(m+n)2=n m
=t+(m+n)2 mn
+2≥e+1 t
+2.1 e
于是有t+
≥e+1 t
,∴(t-e)(1-1 e
)≥0,∴t≥e1 te
∴f(n)-f(m)=ln
+n m
(n2-m2)-(a+2)(n-m)=ln1 2
+n m
(n2-m2)-(n+m)(n-m)1 2
lnt-=ln
-n m
(n2-m2)=ln1 2
-n m
(1 2
)=lnn2-m2 mn
-n m
(1 2
-n m
)=m n
(t-1 2
)1 t
构造函数g(t)=lnt-
(t-1 2
)(其中t≥e),则g′(t)=1 t
-1 t
(1+1 2
)=-1 t2
<0.(t-1)2 2t2
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
. …(15分)1 2e