内容正文:
第二节 常用逻辑用语
课程目标
1.通过对典型数学命题的梳理,理解必要条件、充分条件与充要条件的意义,理解定义、判定定理、性质定理与充要条件、充分条件、必要条件的关系.
2.通过已知的数学实例,理解全称量词与存在量词的意义.
3.能正确地对含有一个量词的命题进行否定.
基础知识
1.充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”为真命题
“若p,则q”为假命题
“若p,则q”和“若q,则p”都是真命题
推出关系
p q
p q
p q
条件关系
p是q的 条件,q是p的 条件
p不是q的 条件,q不是p的 条件
p是q的 条件,简称 条件
提醒 (1)A是B的充分不必要条件⇔A⇒B且BA;(2)A的充分不必要条件是B⇔B⇒A且AB.
2.全称量词和存在量词
类别
全称量词
存在量词
量词
所有的、任意一个
存在一个、至少有一个
符号
∀
∃
命题
含有 的命题叫做全称量词命题
含有 的命题叫做存在量词命题
命题形式
“对M中任意一个x,p(x)成立”,可用符号简记为“ ”
“存在M中的元素x,p(x)成立”,可用符号简记为“ ”
3.全称量词命题和存在量词命题的否定
名称
全称量词命题
存在量词命题
结构
对M中任意一个x,p(x)成立
存在M中的元素x,p(x)成立
简记
∀x∈M,p(x)
∃x∈M,p(x)
否定
____________
____________
提醒 对没有量词的命题否定时,要结合命题的含义加上量词,再改变量词.
基础知识
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)当p是q的充分条件时,q是p的必要条件.( )
(2)写全称量词命题的否定时,全称量词变为存在量词.( )
(3)“至少有一个三角形的内角和为π”是全称量词命题.( )
(4)若已知p:x>1和q:x≥1,则p是q的充分不必要条件.( )
2.已知命题p:∀x∈R,x>sin x,则p的否定为( )
A.∀x∈R,x<sin x B.∀x∈R,x≤sin x
C.∃x∈R,x≤sin x D.∃x∈R,x<sin x
3..(概念辨析)(多选)下列结论正确的是( ).
A.“x2>1”是“x>1”的充分不必要条件
B.设M⫋N,则“x∉M”是“x∉N”的必要不充分条件
C.“a,b都是偶数”是“a+b是偶数”的充分不必要条件
D.“a>1且b>1”是“a+b>2且ab>1”的充要条件
4.“等边三角形都是等腰三角形”的否定是 .
5.若“x>m”是“x>2”的充分不必要条件,则m的取值范围是 .
常用结论
1.充分(必要、充要)条件与集合间的包含关系
设A={x|p(x)},B={x|q(x)}:
(1)若A⊆B,则p是q的充分条件,q是p的必要条件;
(2)若A⫋B,则p是q的充分不必要条件,q是p的必要不充分条件;
(3)若A=B,则p是q的充要条件.
2.命题p和p的真假性相反,若判断一个命题的真假有困难时,可先判断此命题的否定的真假.
结论运用
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.“ac=bc”是“a=b”的充分不必要条件
B.“>”是“a<b”的既不充分也不必要条件
C.若“x∈A”是“x∈B”的充分条件,则A⊆B
D.“a>b>0”是“an>bn(n∈N,n≥2)”的充要条件
2.若“∀x∈R,x2-ax-2a>0”是假命题,则实数a的取值范围是 .
聚焦考点 课堂演练
考点1 全称量词命题和存在量词命题
考向1 含量词命题的否定及真假判定
【例1】 (1)已知命题p:∃x∈R,x=-1或x=2,则( )
A.p:∀x∈R,x=-1且x=2 B.p:∀x∈R,x≠-1且x≠2
C.p:∀x∉R,x≠-1或x≠2 D.p:∃x∉R,x=-1或x=2
(2)(多选)下列命题中是存在量词命题且为真命题的有( ).
A.中国所有的江河都流入太平洋
B.有的四边形既是矩形,又是菱形
C.存在x∈R,使得x2+x+1=0
D.有的数比它的倒数小
方法技巧
1.对全称量词命题与存在量词命题进行否定的方法
(1)改写量词:全称量词改写为存在量词,存在量词改写为全称量词;
(2)否定结论:对于一般命题的否定只需直接否定结论即可.
2.全称量词命题与存在量词命题真假的判断方法
(1)全称量词命题:①要判断一个全称量词命题是真命题,必须对限定的集合M中的每一个元素x,证明p(x)成立;②要判断一个全称量词命题是假命题,只要能举出集合M中的一个特殊值x=x0,使p(x0)不成立即可.
(2)存在量词命题:要判断一个存在量词命题是真命题,只要在限定的集合M中,找到一个x=x0,使p(x0)成立即可,否则这一存在量词命题就是假命题.
考向2 含量词的命题的应用
【例2】 已知命题“∃x∈R,使ax2-x+1≤0”是假命题,则实数a的取值范围是( )
A.(-,0) B.(0,)
C.(,+∞) D.(1,+∞)
方法技巧
由命题的真假求参数的方法
(1)全称量词命题可转化为恒成立问题;
(2)存在量词命题可转化为存在性问题;
(3)全称量词、存在量词命题假可转化为它的否定命题真.
跟踪训练
1.(多选)若“x<k或x>k+3”是“-4<x<1”的必要不充分条件,则实数k的值可以是( ).
A.-8 B.-5 C.1 D.4
2.若命题“∃x∈(-1,3),x2-2x-a≤0”为真命题,则实数a可取的最小整数值是( )
A.-1 B.2
C.0 D.2
考点2 充要条件、必要条件的判定
【例3】 (1)设x∈R,则“x2-5x<0”是“|x-1|<1”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
(2)(多选)对任意实数a,b,c,下列命题为真命题的是( ).
A.“a<5”是“a<3”的必要条件
B.“a+5是无理数”是“a是无理数”的充要条件
C.“a=b”是“ac=bc”的充要条件
D.“a≥2且b≥2”是“a2+b2≥4”的充分不必要条件
方法技巧
充分条件、必要条件的两种判定方法
(1)定义法:根据p⇒q,q⇒p进行判断,适用于定义、定理判断性问题;
(2)集合法:根据p,q对应的集合之间的包含关系进行判断,多适用于条件中涉及参数范围的推断问题.
跟踪训练
1.已知a,b都是实数,那么“方程x2+y2-2x-2by+b2-a=0表示圆”是“a>2”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
2.(多选)若p:x2+x-6=0是q:ax+1=0的必要不充分条件,则实数a的值为( ).
A.2 B.- C. D.3
考点3 充分、必要条件的探究与应用
【例4】 已知P={x|x2-8x-20≤0},非空集合S={x|1-m≤x≤1+m}.若x∈P是x∈S的必要条件,则m的取值范围为 .
变式
本例中条件“若x∈P是x∈S的必要条件”变为“x∈P是x∈S的充分不必要条件”,其他条件不变,求实数m的取值范围.
方法技巧
应用充分、必要条件求解参数范围的方法
(1)把充分条件、必要条件或充要条件转化为集合之间的关系,然后根据集合之间的关系列出关于参数的不等式(不等式组)求解;
(2)要注意区间端点值的检验.尤其是利用两个集合之间的关系求解参数的取值范围时,不等式是否能够取等号取决于端点值的取舍,处理不当容易出现漏解或增解的现象.
跟踪训练
设p:1<x<2;q:(x-a)(x-1)≤0.若p是q的充分不必要条件,则实数a的取值范围是 .
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第二节 常用逻辑用语
课程目标
1.通过对典型数学命题的梳理,理解必要条件、充分条件与充要条件的意义,理解定义、判定定理、性质定理与充要条件、充分条件、必要条件的关系.
2.通过已知的数学实例,理解全称量词与存在量词的意义.
3.能正确地对含有一个量词的命题进行否定.
基础知识
1.充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”为真命题
“若p,则q”为假命题
“若p,则q”和“若q,则p”都是真命题
推出关系
p ⇒ q
p q
p ⇔ q
条件关系
p是q的 充分 条件,q是p的 必要 条件
p不是q的 充分 条件,q不是p的 必要 条件
p是q的 充分必要 条件,简称 充要 条件
提醒 (1)A是B的充分不必要条件⇔A⇒B且BA;(2)A的充分不必要条件是B⇔B⇒A且AB.
2.全称量词和存在量词
类别
全称量词
存在量词
量词
所有的、任意一个
存在一个、至少有一个
符号
∀
∃
命题
含有 全称量词 的命题叫做全称量词命题
含有 存在量词 的命题叫做存在量词命题
类别
全称量词
存在量词
命题
形式
“对M中任意一个x,p(x)成立”,可用符号简记为“ ∀x∈M,p(x) ”
“存在M中的元素x,p(x)成立”,可用符号简记为“ ∃x∈M,p(x) ”
3.全称量词命题和存在量词命题的否定
名称
全称量词命题
存在量词命题
结构
对M中任意一个x,p(x)成立
存在M中的元素x,p(x)成立
简记
∀x∈M,p(x)
∃x∈M,p(x)
否定
∃x∈M,p(x)
∀x∈M,p(x)
提醒 对没有量词的命题否定时,要结合命题的含义加上量词,再改变量词.
基础知识
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)当p是q的充分条件时,q是p的必要条件.( √ )
(2)写全称量词命题的否定时,全称量词变为存在量词.( √ )
(3)“至少有一个三角形的内角和为π”是全称量词命题.( × )
(4)若已知p:x>1和q:x≥1,则p是q的充分不必要条件.( √ )
2.已知命题p:∀x∈R,x>sin x,则p的否定为( )
A.∀x∈R,x<sin x B.∀x∈R,x≤sin x
C.∃x∈R,x≤sin x D.∃x∈R,x<sin x
解析:C 对全称量词命题的否定既要否定量词又要否定结论,p:∀x∈R,x>sin x,则p的否定为:∃x∈R,x≤sin x.故选C.
3.(概念辨析)(多选)下列结论正确的是( ).
A.“x2>1”是“x>1”的充分不必要条件
B.设M⫋N,则“x∉M”是“x∉N”的必要不充分条件
C.“a,b都是偶数”是“a+b是偶数”的充分不必要条件
D.“a>1且b>1”是“a+b>2且ab>1”的充要条件
解析 对于选项A,x2>1⇒/ x>1,x>1⇒x2>1,所以“x2>1”是“x>1”的必要不充分条件,故A错误;
对于选项B,由M⫋N得∁RN⫋∁RM,则x∉N⇒x∉M,x∉M⇒/ x∉N,所以“x∉M”是“x∉N”的必要不充分条件,故B正确;
对于选项C,由“a,b都是偶数”可以得到“a+b是偶数”,但是当a+b是偶数时,a,b可能都是奇数,所以“a,b都是偶数”是“a+b是偶数”的充分不必要条件,故C正确;
对于选项D,“a>1且b>1”⇒“a+b>2且ab>1”,而由“a+b>2且ab>1”⇒/ “a>1且b>1”,比如a=3,b=, 所以“a>1且b>1”是“a+b>2且ab>1”的充分不必要条件,故D错误.
4.“等边三角形都是等腰三角形”的否定是 存在一个等边三角形,它不是等腰三角形 .
解析:全称量词命题的否定是存在量词命题.故命题的否定是存在一个等边三角形,它不是等腰三角形.
5.若“x>m”是“x>2”的充分不必要条件,则m的取值范围是 (2,+∞) .
解析:因为“x>m”是“x>2”的充分不必要条件,所以(m,+∞)是(2,+∞)的真子集,由图可知m>2.
常用结论
1.充分(必要、充要)条件与集合间的包含关系
设A={x|p(x)},B={x|q(x)}:
(1)若A⊆B,则p是q的充分条件,q是p的必要条件;
(2)若A⫋B,则p是q的充分不必要条件,q是p的必要不充分条件;
(3)若A=B,则p是q的充要条件.
2.命题p和p的真假性相反,若判断一个命题的真假有困难时,可先判断此命题的否定的真假.
结论运用
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.“ac=bc”是“a=b”的充分不必要条件
B.“>”是“a<b”的既不充分也不必要条件
C.若“x∈A”是“x∈B”的充分条件,则A⊆B
D.“a>b>0”是“an>bn(n∈N,n≥2)”的充要条件
解析:c=0时,由ac=bc不能得出a=b,A错;>与a<b相互不能推导,如a=2,b=-1时,>,但不满足a<b,反之,若a=-1,b=2,满足a<b,但不满足>,∴“>”是“a<b”的既不充分也不必要条件,B正确;由充分必要条件与集合之间的包含关系可知,C正确;a>b>0能得出an>bn,当a=-4,b=-2时,a2>b2,但a<b,
D错.故选B.C
2.若“∀x∈R,x2-ax-2a>0”是假命题,则实数a的取值范围是 (-∞,-8]∪[0,+∞) .
解析:由结论2得∃x∈R,x2-ax-2a≤0为真命题,所以Δ=a2+8a≥0,解得a∈(-∞,-8]∪[0,+∞).
聚焦考点 课堂演练
考点1 全称量词命题和存在量词命题
考向1 含量词命题的否定及真假判定
【例1】(1)已知命题p:∃x∈R,x=-1或x=2,则( )
A.p:∀x∈R,x=-1且x=2
B.p:∀x∈R,x≠-1且x≠2
C.p:∀x∉R,x≠-1或x≠2
D.p:∃x∉R,x=-1或x=2
(2)(多选)下列命题中是存在量词命题且为真命题的有( ).
A.中国所有的江河都流入太平洋
B.有的四边形既是矩形,又是菱形
C.存在x∈R,使得x2+x+1=0
D.有的数比它的倒数小
答案:(1)B (2)B D
解析:(1)注意“x=-1或x=2”的否定是“x≠-1且x≠2”,所以命题p的否定是“∀x∈R,x≠-1且x≠2”.
(2)对于A,中国所有的江河都流入太平洋是全称量词命题,故A错误;对于B,有的四边形既是矩形,又是菱形是存在量词命题且为真命题,比如正方形,故B正确;对于C,存在x∈R,有x2+x+1=0是存在量词命题且为假命题,因为x2+x+1=+>0恒成立,故C错误;对于D,有的数比它的倒数小是存在量词命题且为真命题,比如,故D正确.
方法技巧
1.对全称量词命题与存在量词命题进行否定的方法
(1)改写量词:全称量词改写为存在量词,存在量词改写为全称量词;
(2)否定结论:对于一般命题的否定只需直接否定结论即可.
2.全称量词命题与存在量词命题真假的判断方法
(1)全称量词命题:①要判断一个全称量词命题是真命题,必须对限定的集合M中的每一个元素x,证明p(x)成立;②要判断一个全称量词命题是假命题,只要能举出集合M中的一个特殊值x=x0,使p(x0)不成立即可.
(2)存在量词命题:要判断一个存在量词命题是真命题,只要在限定的集合M中,找到一个x=x0,使p(x0)成立即可,否则这一存在量词命题就是假命题.
考向2 含量词的命题的应用
【例2】 已知命题“∃x∈R,使ax2-x+1≤0”是假命题,则实数a的取值范围是( )
A.(-,0) B.(0,)
C.(,+∞) D.(1,+∞)
解析:C 因为命题“∃x∈R,使ax2-x+2≤0”是假命题,所以命题“∀x∈R,ax2-x+1>0”是真命题,当a=0时,得x<1,不符合题意;当a≠0时,得解得a>.
方法技巧
由命题的真假求参数的方法
(1)全称量词命题可转化为恒成立问题;
(2)存在量词命题可转化为存在性问题;
(3)全称量词、存在量词命题假可转化为它的否定命题真.
跟踪训练
1.(多选)若“x<k或x>k+3”是“-4<x<1”的必要不充分条件,则实数k的值可以是( ).
A.-8 B.-5 C.1 D.4
解析 若“x<k或x>k+3”是“-4<x<1”的必要不充分条件,则{x|x<k或x>k+3}⊇{x|-4<x<1},所以k≥1或k+3≤-4,解得k≤-7或k≥1.结合选项知,实数k的值可以为-8,1,4.
2.若命题“∃x∈(-1,3),x2-2x-a≤0”为真命题,则实数a可取的最小整数值是( )
A.-1 B.1
C.0 D.2
解析:A 由题意,∃x∈(-1,3),a≥x2-2x,令h(x)=x2-2x,因为函数h(x)=x2-2x在(-1,1)上单调递减,在(1,3)上单调递增,所以h(x)min=h(1)=1-2=-1,所以a≥-1.所以实数a可取的最小整数值是-1.
考点2 充要条件、必要条件的判定
【例3】(1)设x∈R,则“|x-1|<1”是“x2-5x<0”的( )
A.充要条件
B.必要不充分条件
C.充分不必要条件
D.既不充分也不必要条件
(2)(多选)对任意实数a,b,c,下列命题为真命题的是( ).
A.“a<5”是“a<3”的必要条件
B.“a+5是无理数”是“a是无理数”的充要条件
C.“a=b”是“ac=bc”的充要条件
D.“a≥2且b≥2”是“a2+b2≥4”的充分不必要条件
答案:(1)B (2)ABD
解析:(1)不等式x2-5x<0的解集A={x|0<x<5},由|x-1|<1得-1<x-1<1,其解集B={x|0<x<2},则集合B是A的真子集,所以“x2-5x<0”是“|x-1|<1”的必要不充分条件,故选B.
(2))对于A,因为a<5表示的范围包含a<3表示的范围,所以“a<5”是“a<3”的必要条件,故A正确.对于B,a+5是无理数,则a是无理数,反之也成立,所以“a+5是无理数”是“a是无理数”的充要条件,故B正确.对于C,若a=b,则ac=bc,正确;取c=0,a=1,b=2,则ac=bc=0,但是a≠b,所以“a=b”是“ac=bc”的充分不必要条件,故C错误.对于D,若a≥2且b≥2,由不等式的性质可知a2≥4,b2≥4,则a2+b2≥8≥4成立;取a=-2,b=1,a2+b2=5≥4成立,显然a≥2不成立,b≥2也不成立,所以“a≥2且b≥2”是“a2+b2≥4”的充分不必要条件,故D正确.
方法技巧
充分条件、必要条件的两种判定方法
(1)定义法:根据p⇒q,q⇒p进行判断,适用于定义、定理判断性问题;
(2)集合法:根据p,q对应的集合之间的包含关系进行判断,多适用于条件中涉及参数范围的推断问题.
跟踪训练
1.已知a,b都是实数,那么“方程x2+y2-2x-2by+b2-a=0表示圆”是“a>2”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
解析:B 方程x2+y2-2x-2by+b2-a=0表示圆⇔方程(x-1)2+(y-b)2=a+1表示圆⇔a+1>0⇔a>-1.由a>2能推出a>-1,但是a>-1推不出a>2,故“a>2”是“方程x2+y2-2x-2by+b2-a=0表示圆”的充分不必要条件.
2.(多选)若p:x2+x-6=0是q:ax+1=0的必要不充分条件,则实数a的值为( ).
A.2 B.- C. D.3
解析:由x2+x-6=0,可得x=2或x=-3.对于方程ax+1=0,当a=0时,方程ax+1=0无解;当a≠0时,解方程ax+1=0,可得x=-.由题意知p⇒/ q,q⇒p,则可得a≠0,此时应有-=2或-=-3,解得a=-或a=.综上可得,a=-或a=.故选BC
考点3 充分、必要条件的探究与应用
【例4】 已知P={x|x2-8x-20≤0},非空集合S={x|1-m≤x≤1+m}.若x∈P是x∈S的必要条件,则m的取值范围为 [0,3] .
解析:由x2-8x-20≤0,得-2≤x≤10,∴P={x|-2≤x≤10}.∵x∈P是x∈S的必要条件,则S⊆P,∴解得0≤m≤3,故0≤m≤3时,x∈P是x∈S的必要条件.
变式
本例中条件“若x∈P是x∈S的必要条件”变为“x∈P是x∈S的充分不必要条件”,其他条件不变,求实数m的取值范围.
解:由例题知P={x|-2≤x≤10}.∵x∈P是x∈S的充分不必要条件,∴P⫋S.∴[-2,10]⫋[1-m,1+m].∴或∴m≥9,则m的取值范围是[9,+∞).
方法技巧
应用充分、必要条件求解参数范围的方法
(1)把充分条件、必要条件或充要条件转化为集合之间的关系,然后根据集合之间的关系列出关于参数的不等式(不等式组)求解;
(2)要注意区间端点值的检验.尤其是利用两个集合之间的关系求解参数的取值范围时,不等式是否能够取等号取决于端点值的取舍,处理不当容易出现漏解或增解的现象.
跟踪训练
设p:1<x<2;q:(x-a)(x-1)≤0.若p是q的充分不必要条件,则实数a的取值范围是 [2,+∞) .
解析:由题意知{x|1<x<2}⫋{x|(x-a)(x-1)≤0},则a>1,即{x|1<x<2}⫋{x|1≤x≤a},从而a≥2.
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