已知函数 $f(x)=\begin{cases}2+3\ln x,&x\geqslant1,\\x+1,&x<1,\end{cases}$ 若 $m\ne n$,且 $f(m)+f(n)=4$,则 $m+n$ 的最小值是( )
A.$2$
B.${\rm e}-1$
C.$4-3\ln3$
D.$3-3\ln2$
答案 C.
解析 根据题意,有\[f(x)\begin{cases} \geqslant 2,&x\geqslant 1,\\ <2,&x<1.\end{cases}\]由 $f(m)+f(n)=4$,不妨设 $f(m)<2<f(n)$,于是 $m<1<n$,于是\[(m+1)+(2+3\ln n)=4\iff m=1-3\ln n,\]从而\[m+n=1-3\ln n+n,\]设 $f(x)=1-3\ln x+x$,则其导函数\[f'(x)=-\dfrac 3x+1,\]于是 $f(x)$ 的极小值亦为最小值,为 $f(3)=4-3\ln 3$,因此所求 $m+n$ 的最小值为 $4-3\ln 3$.