内容正文:
专题1.1 集合与简易逻辑
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 2
【考点分类剖析】 4
考点一:集合的基本概念 4
考点二:集合间的基本关系 6
考点三:集合的基本运算 7
考点四:Venn图 8
考点五:充分必要条件 9
考点六:全称量词与存在量词 10
【考纲要求】
1.集合
(1)集合的概念与表示:了解集合的含义;了解全集与空集的含义;理解元素与集合的属于关系;能用符号语言刻画集合.
(2)集合的基本关系:理解集合之间包含与相等的含义;能识别给定集合的子集.
(3)集合的基本运算:能求两个集合的交集、并集;能求子集的补集.
(4)能使用 Venn 图表达集合的基本关系与基本运算.
(5)理解区间的含义.
2.常用逻辑用语
(1)理解充分条件、必要条件、充要条件的意义;理解命题中条件与结论的关系.
(2)全称量词命题与存在量词命题及其否定.
【考向预测】
1.集合的基本概念
2.集合间的基本关系
3.集合的基本运算
4. 充分条件、必要条件、充要条件的判断
5. 全称量词命题与存在量词的应用
【知识导图】
【知识清单】
1.元素与集合
一组对象的全体构成一个集合.
(1)集合中元素的三大特征:确定性、互异性、无序性.
(2)集合中元素与集合的关系:对于元素a与集合A,a∈A或a∉A,二者必居其一.
(3)常见集合的符号表示及其关系图.
数集
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
符号
N
N*
Z
Q
R
(4)集合的表示法:列举法、描述法、Venn图法.
(5)集合的分类:集合按元素个数的多少分为有限集、无限集,有限集常用列举法表示,无限集常用描述法表示.
2.集合间的基本关系
关系
定义
表示
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A=B
子集
A中的任意一个元素都是B中的元素
A⊆B
真子集
A是B的子集,且B中至少有一个元素不属于A
AB
注意:(1)空集用∅表示.
(2)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
(3)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(4)若A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
3.集合的基本运算
集合的并集
集合的交集
集合的补集
符号表示
A∪B
A∩B
若全集为U,则集合A的补集为CUA
图形表示
集合表示
{x|x∈A,或x∈B}
{x|x∈A,且x∈B}
{x|x∈U,且x∉A}
运算性质
A∪A=A,A∪∅=A,A∪B=B∪A.
A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
A∩(CUA)=∅,A∪(CUA)=U,CU(CUA)=A
求集合A的补集的前提是“A是全集U的子集”,集合A其实是给定的条件.从全集U中取出集合A的全部元素,剩下的元素构成的集合即为CUA.
特别提醒:
1.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔CUA⊇CUB.
2. CU(A∩B)=(CUA)∪(CUB),CU(A∪B)=(CUA)∩(CUB).
4.充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”是真命题
“若p,则q”是假命题
推出关系
__p⇒q__
pq
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
5.充要条件
1.定义:若p⇒q且q⇒p,则记作__p⇔q__,此时p是q的充分必要条件,简称__充要条件__.
2.条件与结论的等价性:如果p是q的__充要条件__,那么q也是p的__充要条件__.
3.概括:如果__p⇔q__,那么p与q互为__充要条件__.
6.全称量词与全称量词命题
1.全称量词:短语“所有的”“任意一个”在逻辑中通常叫做__全称量词__,并用符号“__∀__”表示.
2.全称量词命题:含有__全称量词__的命题,叫做全称量词命题.
3.全称量词命题的表述形式:全称量词命题“对M中任意一个x,p(x)成立”,可用符号简记为__∀x∈M,p(x)__.
4.全称量词命题的真假判断:要判断一个全称量词命题是真命题,需要对集合M中的每个元素x,证明p(x)成立;但要判断一个全称量词命题是假命题,只需列举出一个x0∈M,使得p(x0)不成立即可.
7.存在量词与存在量词命题
1.存在量词:短语“存在一个”“至少有一个”在逻辑中通常叫做__存在量词__,并用符号“__∃__”表示.
2.存在量词命题:含有存在量词的命题,叫做__存在量词命题__.
3.存在量词命题的表述形式:存在量词命题“存在M中的元素x,使p(x)成立”,可用符号简记为__∃x∈M,p(x)__.
4.存在量词命题的真假判断:要判断一个存在量词命题是真命题,只要在集合M中,能找到一个元素x,使p(x)成立即可;否则这一命题就是假命题.
8.全称量词命题的否定
全称量词命题p
¬p
结论
∀x∈M,p(x)
__∃x∈M,¬p(x)__
全称量词命题的否定是存在量词命题
存在量词命题的否定
存在量词命题p
¬p
结论
∃x∈M,p(x)
__∀x∈M,¬p(x)__
存在量词命题的否定是全称量词命题
【考点分类剖析】
考点一:集合的基本概念
例1.下列各对象可以组成集合的是( )
A.清华大学2024年入校的全体学生
B.我国十四届全国人大二次会议的全体参会成员
C.中国著名的天文学家
D.不等式x-1>0的实数解
例2.已知a∈R,且a∉Q,则a可以为( )
A. B.
C.-2 D.-
例3.下列元素与集合的关系判断正确的是__ __(填序号).
①0∈N;②π∈Q;③∈Q;④-1∈Z;⑤∉R.
例4.若,则a的值为______.
例5.下列集合中恰有2个元素的集合是( )
A.{x2-x=0} B.{y|y2-y=0}
C.{x|y=x2-x} D.{y|y=x2-x}
【变式探究】1.下列各组对象:
①某个班级中身高较小的女同学;②联合国安理会常任理事国;③2024年在法国举行的第24届冬奥会的所有参赛运动员;④的所有近似值.
其中能够组成集合的是__ __.
2.下列关系中,正确的是__.
①;②;③|﹣20|∉N*;④;⑤﹣5∉Z;⑥0∈N.
3.若以方程x2-5x+6=0和x2-x-2=0的解为元素组成集合M,则M中元素的个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
4.设x∈N,且∈N,则x的值可能是( )
A.0 B.1
C.-1 D.0或1
5.直线y=2x+1与y轴的交点所组成的集合为( )
A.{0,1} B.{(0,1)}
C. D.
考点二:集合间的基本关系
例1. 下列与集合表示同一集合的是( )
A. B.
C. D.
【变式探究】若集合,,且,则______.
集合间基本关系判定的两种方法和一个关键
例2. 设集合,则下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
【变式探究】已知,若,则__________.
考点三:集合的基本运算
例3. 已知集合,则( )
A. B. C. D.
例4.已知集合,,则( )
A. B.(1,3)
C. D.
例5. 已知全集,集合,,则( )
A.{2,4} B.{6,8,10} C.{6,8} D.{2,4,6,8,10}
例6. 已知集合,,则 ___________;
【变式探究】1. 设集合,,,则集合B=___.
2. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
3.集合,,则=( )
A. B.
C. D.
4. 已知集合,则_________.
考点四:Venn图
例1. 集合,,则图中阴影部分所表示的集合为( )
A. B.
C. D.
例2.已知全集,集合,,那么下面的维恩图中,阴影部分所表示的集合为( )
A. B. C. D.
【变式探究】1.已知集合,,则图中阴影部分所表示的集合为( )
A. B.
C. D.
2.已知集合,,,则图中阴影部分表示的集合为( )
A. B. C. D.
考点五:充分必要条件
例1. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中的p是q的充分条件?
①若a∈Q,则a∈R;
②若a<b,则<1;
③若x>1,则x2>1;
④若(a-2)(a-3)=0,则a=3;
⑤若△ABC中,若A>B,则BC>AC;
⑥已知a,b∈R,若a2+b2=0,则a=b=0.
例2. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中的q是p的必要条件?
①若|x|=|y|,则x=y;
②若△ABC是直角三角形,则△ABC是等腰三角形;
③p:x=1,q:x-1=;
④p:-2≤x≤5,q:-1≤x≤5;
⑤p:a是自然数,q:a是正整数;
⑥p:三角形是等边三角形,q:三角形是等腰三角形.
例3.判断下列各题中,p是否为q的充要条件?
①在△ABC中,p:∠A>∠B,q:BC>AC;
②若a,b∈R,p:a2+b2=0,q:a=b=0;
③p:|x|>3,q:x2>9.
【变式探究】1. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中p是q的充分条件?
(1)若x2=y2,则x=y;
(2)若内错角相等,则两直线平行;
(3)若整数a能被4整除,则a的个位数字为偶数;
(4)若(x-1)2+(y-2)2=0,则(x-1)(y-2)=0.
2. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中的q是p的必要条件?
(1)若a是1的平方根,则a=1.
(2)若4x2-mx+9是完全平方式,则m=12.
(3)若a是无理数,则a是无限小数.
(4)若a与b互为相反数,则a与b的绝对值相等.
3. a,b中至少有一个不为零的充要条件是( )
A.ab=0 B.ab>0
C.a2+b2=0 D.a2+b2>0
考点六:全称量词与存在量词
例1.判断下列命题是全称量词命题还是存在量词命题.
(1)梯形的对角线相等;
(2)存在一个四边形有外接圆;
(3)二次方程都存在实数根;
(4)过平面内两点有且只有一条直线.
例2.判断下列命题的真假.
(1)∀x∈R,x2+1>;
(2)∃α,β∈R,(α-β)2=(α+β)2;
(3)存在一个数既是偶数又是负数;
(4)每一条线段的长度都能用正有理数表示;
(5)存在一个实数x,使等式x2+x+8=0成立.
例3.写出下列全称量词命题的否定:
①任何一个平行四边形的对边都平行;
②∀a∈R,方程x2+ax+2=0有实数根;
③∀a,b∈R,方程ax=b都有唯一解;
④可以被5整除的整数,末位是0.
例4. 写出下列存在量词命题的否定,并判断其真假.
①p:存在x∈R,2x+1≥0;
②q:存在x∈R,x2-x+<0;
③r:有些分数不是有理数.
【变式探究】1. 判断下列语句是全称量词命题,还是存在量词命题.
(1)对任意的n∈Z,2n+1是奇数;
(2)有些三角形不是等腰三角形;
(3)有的实数是无限不循环小数;
(4)所有的正方形都是矩形.
2. 指出下列命题中,哪些是全称量词命题,哪些是存在量词命题,并判断真假.
(1)在平面直角坐标系中,任意有序实数对(x,y)都对应一点;
(2)存在一个实数,它的绝对值不是正数;
(3)∃x,y∈Z,使3x-4y=20;
(4)任何数的0次方都等于1.
3. 写出下列全称量词的否定:
(1)∀x∈{-2,-1,0,1,2},|x-2|≥2;
(2)任何一个实数除以1,仍等于这个数;
(3)所有分数都是有理数;
(4)任意两个等边三角形都相似.
4. 判断下列命题的真假,并写出这些命题的否定:
(1)某些梯形的对角线互相平分;
(2)∃x∈{x|x是无理数},x2是无理数;
(3)在同圆中,同弧所对的圆周角相等;
(4)存在k∈R,函数y=kx+b随x值的增大而减小.
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专题1.1 集合与简易逻辑
【考纲要求】 1
【考向预测】 1
【知识导图】 2
【知识清单】 2
【考点分类剖析】 4
考点一:集合的基本概念 4
考点二:集合间的基本关系 7
考点三:集合的基本运算 8
考点四:Venn图 10
考点五:充分必要条件 12
考点六:全称量词与存在量词 15
【考纲要求】
1.集合
(1)集合的概念与表示:了解集合的含义;了解全集与空集的含义;理解元素与集合的属于关系;能用符号语言刻画集合.
(2)集合的基本关系:理解集合之间包含与相等的含义;能识别给定集合的子集.
(3)集合的基本运算:能求两个集合的交集、并集;能求子集的补集.
(4)能使用 Venn 图表达集合的基本关系与基本运算.
(5)理解区间的含义.
2.常用逻辑用语
(1)理解充分条件、必要条件、充要条件的意义;理解命题中条件与结论的关系.
(2)全称量词命题与存在量词命题及其否定.
【考向预测】
1.集合的基本概念
2.集合间的基本关系
3.集合的基本运算
4. 充分条件、必要条件、充要条件的判断
5. 全称量词命题与存在量词的应用
【知识导图】
【知识清单】
1.元素与集合
一组对象的全体构成一个集合.
(1)集合中元素的三大特征:确定性、互异性、无序性.
(2)集合中元素与集合的关系:对于元素a与集合A,a∈A或a∉A,二者必居其一.
(3)常见集合的符号表示及其关系图.
数集
自然数集
正整数集
整数集
有理数集
实数集
符号
N
N*
Z
Q
R
(4)集合的表示法:列举法、描述法、Venn图法.
(5)集合的分类:集合按元素个数的多少分为有限集、无限集,有限集常用列举法表示,无限集常用描述法表示.
2.集合间的基本关系
关系
定义
表示
相等
集合A与集合B中的所有元素都相同
A=B
子集
A中的任意一个元素都是B中的元素
A⊆B
真子集
A是B的子集,且B中至少有一个元素不属于A
AB
注意:(1)空集用∅表示.
(2)若集合A中含有n个元素,则其子集个数为2n,真子集个数为2n-1,非空真子集的个数为2n-2.
(3)空集是任何集合的子集,是任何非空集合的真子集.
(4)若A⊆B,B⊆C,则A⊆C.
3.集合的基本运算
集合的并集
集合的交集
集合的补集
符号表示
A∪B
A∩B
若全集为U,则集合A的补集为CUA
图形表示
集合表示
{x|x∈A,或x∈B}
{x|x∈A,且x∈B}
{x|x∈U,且x∉A}
运算性质
A∪A=A,A∪∅=A,A∪B=B∪A.
A∩A=A,A∩∅=∅,A∩B=B∩A.
A∩(CUA)=∅,A∪(CUA)=U,CU(CUA)=A
求集合A的补集的前提是“A是全集U的子集”,集合A其实是给定的条件.从全集U中取出集合A的全部元素,剩下的元素构成的集合即为CUA.
特别提醒:
1.A⊆B⇔A∩B=A⇔A∪B=B⇔CUA⊇CUB.
2. CU(A∩B)=(CUA)∪(CUB),CU(A∪B)=(CUA)∩(CUB).
4.充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”是真命题
“若p,则q”是假命题
推出关系
__p⇒q__
pq
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
5.充要条件
1.定义:若p⇒q且q⇒p,则记作__p⇔q__,此时p是q的充分必要条件,简称__充要条件__.
2.条件与结论的等价性:如果p是q的__充要条件__,那么q也是p的__充要条件__.
3.概括:如果__p⇔q__,那么p与q互为__充要条件__.
6.全称量词与全称量词命题
1.全称量词:短语“所有的”“任意一个”在逻辑中通常叫做__全称量词__,并用符号“__∀__”表示.
2.全称量词命题:含有__全称量词__的命题,叫做全称量词命题.
3.全称量词命题的表述形式:全称量词命题“对M中任意一个x,p(x)成立”,可用符号简记为__∀x∈M,p(x)__.
4.全称量词命题的真假判断:要判断一个全称量词命题是真命题,需要对集合M中的每个元素x,证明p(x)成立;但要判断一个全称量词命题是假命题,只需列举出一个x0∈M,使得p(x0)不成立即可.
7.存在量词与存在量词命题
1.存在量词:短语“存在一个”“至少有一个”在逻辑中通常叫做__存在量词__,并用符号“__∃__”表示.
2.存在量词命题:含有存在量词的命题,叫做__存在量词命题__.
3.存在量词命题的表述形式:存在量词命题“存在M中的元素x,使p(x)成立”,可用符号简记为__∃x∈M,p(x)__.
4.存在量词命题的真假判断:要判断一个存在量词命题是真命题,只要在集合M中,能找到一个元素x,使p(x)成立即可;否则这一命题就是假命题.
8.全称量词命题的否定
全称量词命题p
¬p
结论
∀x∈M,p(x)
__∃x∈M,¬p(x)__
全称量词命题的否定是存在量词命题
存在量词命题的否定
存在量词命题p
¬p
结论
∃x∈M,p(x)
__∀x∈M,¬p(x)__
存在量词命题的否定是全称量词命题
【考点分类剖析】
考点一:集合的基本概念
例1.下列各对象可以组成集合的是( )
A.清华大学2024年入校的全体学生
B.我国十四届全国人大二次会议的全体参会成员
C.中国著名的天文学家
D.不等式x-1>0的实数解
[解析] “著名的数学家”无明确的标准,对于某人是否“著名”无法客观地判断,因此“中国著名的数学家”不能组成集合,故选C.
例2.已知a∈R,且a∉Q,则a可以为( A )
A. B.
C.-2 D.-
[解析] ∈R,且∉Q,故选A.
例3.下列元素与集合的关系判断正确的是__①④__(填序号).
①0∈N;②π∈Q;③∈Q;④-1∈Z;⑤∉R.
[解析] π,为无理数,为实数,故填①④.
例4.若,则a的值为______.
【答案】
【分析】集合中的元素依次取,求出a值,利用集合元素的性质验证作答.
【详解】因为,则当,即,此时,矛盾,
若,解得,此时,,符合题意,即,
而,即,
所以a的值为.
故答案为:
例5.下列集合中恰有2个元素的集合是( B )
A.{x2-x=0} B.{y|y2-y=0}
C.{x|y=x2-x} D.{y|y=x2-x}
[解析] 选项A是以方程为元素的集合,其中只有一个元素.B选项中化简得{0,1}符合题意.C选项是个无限集,D选项也是无限集.
【变式探究】1.下列各组对象:
①某个班级中身高较小的女同学;②联合国安理会常任理事国;③2024年在法国举行的第24届冬奥会的所有参赛运动员;④的所有近似值.
其中能够组成集合的是__②③__.
[解析] ①中的“身高较小”、④中的“近似值”,这些标准均不明确,即元素不确定,所以①④不能组成集合.②③中的对象都是确定的、互异的,所以②③可以组成集合.填②③.
2.下列关系中,正确的是__.
①;②;③|﹣20|∉N*;④;⑤﹣5∉Z;⑥0∈N.
【答案】①②⑥
【分析】根据元素与集合的关系进行判断即可.
【详解】①,正确;
②,正确;
③因为|﹣20|=20∈N*,则|﹣20|∉N*,错误;
④因为;则,错误;
⑤﹣5∉Z,错误;
⑥0∈N.正确;
所以正确的是①②⑥.
故答案为:①②⑥
3.若以方程x2-5x+6=0和x2-x-2=0的解为元素组成集合M,则M中元素的个数为( C )
A.1 B.2
C.3 D.4
[解析] 方程x2-5x+6=0的解为x=2或x=3,x2-x-2=0的解为x=2或x=-1,所以集合M中含有3个元素.
4.设x∈N,且∈N,则x的值可能是( B )
A.0 B.1
C.-1 D.0或1
[解析] ∵-1∉N,∴排除C;0∈N,而无意义,排除A、D,故选B.
5.直线y=2x+1与y轴的交点所组成的集合为( B )
A.{0,1} B.{(0,1)}
C. D.
[解析] 解方程组得
故该集合为{(0,1)}.
考点二:集合间的基本关系
例1. 下列与集合表示同一集合的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】逐个选项分析特征,选择符合题意的.
【详解】方程的解为或,所以,C选项正确;
A选项不是集合,BD选项表示的是点集,只有C选项符合.
故选:C
【变式探究】若集合,,且,则______.
【答案】0
【分析】利用两个集合相等结合集合元素的互异性求解即可.
【详解】因为集合,所以解得或,
当时不满足集合元素互异性的要求舍去,
当时,,
故答案为:0
集合间基本关系判定的两种方法和一个关键
例2. 设集合,则下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】将集合化简,即可由集合间的关系求解.
【详解】由,所以Ü,
故选:B
【变式探究】已知,若,则__________.
【答案】
【分析】解方程求集合B,然后根据包含关系可得.
【详解】由得,
因为,所以.
故答案为:
考点三:集合的基本运算
例3. 已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用交集概念即可求得结果.
【详解】根据交集定义,由运算可得.
故选:A
例4.已知集合,,则( )
A. B.(1,3)
C. D.
【答案】C
【分析】先求出集合B,然后再求两集合的并集即可.
【详解】由,得,解得或,
所以或,
因为,
所以,
故选:C
例5. 已知全集,集合,,则( )
A.{2,4} B.{6,8,10} C.{6,8} D.{2,4,6,8,10}
【答案】C
【分析】先求出集合的补集,再求即可
【详解】因为全集,集合,
所以,
因为,
所以,
故选:C
例6. 已知集合,,则 ___________;
【答案】
【分析】解方程组求出交集中的元素,再根据列举法可得答案.
【详解】由,得,
所以.
故答案为:.
【变式探究】1. 设集合,,,则集合B=___.
【答案】
【分析】首先由和求出全集,再根据,即可求出.
【详解】因为,,
所以,
又因为,
所以,
故答案为:.
2. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由交集的定义计算即可.
【详解】由题意得.
故选:C
3.集合,,则=( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由交集与补集的定义求解即可.
【详解】因为集合,所以,所以.
故选:B.
4. 已知集合,则_________.
【答案】
【分析】求直线的交点可得.
【详解】由,解得,所以.
故答案为:.
考点四:Venn图
例1. 集合,,则图中阴影部分所表示的集合为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】分析图中阴影部分表示的集合是,再由集合的运算,分别算出对应集合即可得出答案.
【详解】集合
,
∴图中阴影部分表示的集合为:
故选:B
例2.已知全集,集合,,那么下面的维恩图中,阴影部分所表示的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据并集和补集的知识求得正确答案.
【详解】,
阴影部分表示集合为.
故选:D
【变式探究】1.已知集合,,则图中阴影部分所表示的集合为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据Venn图,结合集合的运算,可得正确结果.
【详解】易知图中阴影部分所表示的集合为 ,
易知 , ,
所以 .
故选:C
2.已知集合,,,则图中阴影部分表示的集合为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】表示出阴影为,在直接计算即可.
【详解】图中阴影部分为,因为,,
所以,.
故选:A.
考点五:充分必要条件
例1. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中的p是q的充分条件?
①若a∈Q,则a∈R;
②若a<b,则<1;
③若x>1,则x2>1;
④若(a-2)(a-3)=0,则a=3;
⑤若△ABC中,若A>B,则BC>AC;
⑥已知a,b∈R,若a2+b2=0,则a=b=0.
[解析] (1)4>3.14,则x>4能推出x>3.14,
故选C.
(2)①由于QR,所以p⇒q,
所以p是q的充分条件.
②由于a<b,当b<0时,>1;当b>0时,<1,
因此pq,所以p不是q的充分条件.
③由x>1可以推出x2>1.因此p⇒q,
所以p是q的充分条件.
④由(a-2)(a-3)=0可以推出a=2或a=3,不一定有a=3,
因此pq,所以p不是q的充分条件.
⑤由三角形中大角对大边可知,若A>B,则BC>AC.因此p⇒q,所以p是q的充分条件.
⑥因为a,b∈R,所以a2≥0,b2≥0,
由a2+b2=0,可推出a=b=0,即p⇒q,
所以p是q的充分条件.
例2. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中的q是p的必要条件?
①若|x|=|y|,则x=y;
②若△ABC是直角三角形,则△ABC是等腰三角形;
③p:x=1,q:x-1=;
④p:-2≤x≤5,q:-1≤x≤5;
⑤p:a是自然数,q:a是正整数;
⑥p:三角形是等边三角形,q:三角形是等腰三角形.
[解析] (2)①若|x|=|y|,则x=y或x=-y,
因此pq,所以q不是p的必要条件;
②直角三角形不一定是等腰三角形.
因此pq,所以q不是p的必要条件;
③当x=1时,x-1==0,
所以p⇒q,所以q是p的必要条件;
④当x=-2时,-2≤x≤5成立,但是-1≤x≤5不成立,
所以pq,所以q不是p的必要条件;
⑤0是自然数,但是0不是正整数,所以pq,
所以q不是p的必要条件;
⑥等边三角形一定是等腰三角形,
所以p⇒q,所以q是p的必要条件.
例3.判断下列各题中,p是否为q的充要条件?
①在△ABC中,p:∠A>∠B,q:BC>AC;
②若a,b∈R,p:a2+b2=0,q:a=b=0;
③p:|x|>3,q:x2>9.
[解析] ①在△ABC中,显然有∠A>∠B⇔BC>AC,
所以p是q的充要条件.
②若a2+b2=0,则a=b=0,即p⇒q;
若a=b=0,则a2+b2=0,即q⇒p,故p⇔q,
所以p是q的充要条件.
③由于p:|x|>3⇔q:x2>9,所以p是q的充要条件.
【变式探究】1. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中p是q的充分条件?
(1)若x2=y2,则x=y;
(2)若内错角相等,则两直线平行;
(3)若整数a能被4整除,则a的个位数字为偶数;
(4)若(x-1)2+(y-2)2=0,则(x-1)(y-2)=0.
[解析] (1)若x2=y2,则x=y或x=-y,
因此pq,所以p不是q的充分条件.
(2)若内错角相等,则两直线平行是真命题,
所以p⇒q,所以p是q的充分条件.
(3)若整数a能被4整除,则a是偶数,
所以a的个位数字为偶数;
所以p⇒q,所以p是q的充分条件.
(4)因为(x-1)2+(y-2)2=0⇒x=1且y=2⇒(x-1)·(y-2)=0,
所以p⇒q,所以p是q的充分条件.
2. 下列“若p,则q”形式的命题中,哪些命题中的q是p的必要条件?
(1)若a是1的平方根,则a=1.
(2)若4x2-mx+9是完全平方式,则m=12.
(3)若a是无理数,则a是无限小数.
(4)若a与b互为相反数,则a与b的绝对值相等.
[解析] (1)1的平方根是±1,
所以pq,所以q不是p的必要条件.
(2)因为4x2-mx+9=(2x±3)2,
所以m=±12,所以pq,
所以q不是p的必要条件.
(3)因为无理数是无限不循环小数,
所以p⇒q,所以q是p的必要条件.
(4)若a与b互为相反数,则a与b的绝对值相等,所以p⇒q,所以q是p的必要条件.
3. a,b中至少有一个不为零的充要条件是( D )
A.ab=0 B.ab>0
C.a2+b2=0 D.a2+b2>0
[解析] a2+b2>0,则a,b不同时为零;a,b中至少有一个不为零,则a2+b2>0.
考点六:全称量词与存在量词
例1.判断下列命题是全称量词命题还是存在量词命题.
(1)梯形的对角线相等;
(2)存在一个四边形有外接圆;
(3)二次方程都存在实数根;
(4)过平面内两点有且只有一条直线.
[解析] (1)命题完整的表述应为“所有梯形的对角线相等”,很显然为全称量词命题.
(2)命题为存在量词命题.
(3)命题完整的表述为“所有的二次方程都存在实数根”,故为全称量词命题.
(4)命题是命题“过平面内任意两点有且只有一条直线”的简写,故为全称量词命题.
例2.判断下列命题的真假.
(1)∀x∈R,x2+1>;
(2)∃α,β∈R,(α-β)2=(α+β)2;
(3)存在一个数既是偶数又是负数;
(4)每一条线段的长度都能用正有理数表示;
(5)存在一个实数x,使等式x2+x+8=0成立.
[分析] 对于全称量词命题,判断为真,需要证明,判断为假,举出反例;对于存在量词命题,判断为真,举出特例,判断为假,必须对给定集合中的每一个元素x,使命题p(x)为假.
[解析] (1)真命题,因为x2+1-=x2+,
因为x2≥0,所以x2+1≥1,x2+1>恒成立.
(2)真命题,例如α=0,β=1,符合题意.
(3)真命题,如数-2,-4等,既是偶数又是负数.
(4)假命题,如:边长为1的正方形的对角线长为,它的长度就不是有理数.
(5)假命题,因为该方程的判别式Δ=-31<0,故无实数解.
例3.写出下列全称量词命题的否定:
①任何一个平行四边形的对边都平行;
②∀a∈R,方程x2+ax+2=0有实数根;
③∀a,b∈R,方程ax=b都有唯一解;
④可以被5整除的整数,末位是0.
[解析] (3)①存在一个平行四边形,它的对边不都平行.
②∃a∈R,方程x2+ax+2=0没有实数根.
③∃a,b∈R,使方程ax=b的解不唯一或不存在.
④存在被5整除的整数,末位不是0.
例4. 写出下列存在量词命题的否定,并判断其真假.
①p:存在x∈R,2x+1≥0;
②q:存在x∈R,x2-x+<0;
③r:有些分数不是有理数.
[解析]①任意x∈R,2x+1<0,为假命题.
②任意x∈R,x2-x+≥0.
因为x2-x+=(x-)2≥0,所以是真命题.
③一切分数都是有理数,是真命题.
【变式探究】1. 判断下列语句是全称量词命题,还是存在量词命题.
(1)对任意的n∈Z,2n+1是奇数;
(2)有些三角形不是等腰三角形;
(3)有的实数是无限不循环小数;
(4)所有的正方形都是矩形.
[解析] (1)含有全称量词“任意”,故为全称量词命题.
(2)含有存在量词“有些”,故为存在量词命题.
(3)含有存在量词“有的”,故为存在量词命题.
(4)含有全称量词“所有”,故为全称量词命题.
2. 指出下列命题中,哪些是全称量词命题,哪些是存在量词命题,并判断真假.
(1)在平面直角坐标系中,任意有序实数对(x,y)都对应一点;
(2)存在一个实数,它的绝对值不是正数;
(3)∃x,y∈Z,使3x-4y=20;
(4)任何数的0次方都等于1.
[解析] (1)全称量词命题.在平面直角坐标系中,
任意有序实数对(x,y)与平面直角坐标系中的点是一一对应的,所以该命题是真命题.
(2)存在量词命题.存在一个实数零,它的绝对值不是正数,所以该命题是真命题.
(3)存在量词命题.取x=0,y=-5时,3×0-4×(-5)=20成立,所以该命题是真命题.
(4)全称量词命题.0的0次方无意义,所以该命题是假命题.
3. 写出下列全称量词的否定:
(1)∀x∈{-2,-1,0,1,2},|x-2|≥2;
(2)任何一个实数除以1,仍等于这个数;
(3)所有分数都是有理数;
(4)任意两个等边三角形都相似.
[解析] (1)该命题的否定:
∃x∈{-2,-1,0,1,2},|x-2|<2.
(2)该命题的否定:存在一个实数除以1,不等于这个数.
(3)该命题的否定:存在一个分数不是有理数.
(4)该命题的否定:存在两个等边三角形,它们不相似.
4. 判断下列命题的真假,并写出这些命题的否定:
(1)某些梯形的对角线互相平分;
(2)∃x∈{x|x是无理数},x2是无理数;
(3)在同圆中,同弧所对的圆周角相等;
(4)存在k∈R,函数y=kx+b随x值的增大而减小.
[解析] (1)假命题.任意一个梯形的对角线都不互相平分.
(2)真命题.∀x∈{x|x是无理数},x2是有理数.
(3)真命题.在同圆中,同弧所对的圆周角不相等.
(4)真命题.任意k∈R,函数y=kx+b不随x值的增大而减小.
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