内容正文:
第2课时 充要条件
课程标准 素养解读
通过对典型数学命题的梳理,理解充要条
件的意义,理解数学定义与充要条件的
关系
针对充要条件问题,通过几个数学定义的研究比
较,学生经历梳理知识,提炼定义,感悟思想的学
习过程,提升逻辑推理素养与数学抽象素养
[情境引入]
姚明大家都认识,他说过
很多很经典的话,其中有一句
给我留下了很深刻的印象,他
说:“努力不一定成功,但放弃
一定失败”.
话语中有两组关键词:“努力”
和“成功”;“放弃”和“失败”.每组中的两个词
之间有什么样的逻辑关系?
[知识梳理]
[知识点] 充要条件
1.一般地,如果既有p⇒q,又有q⇒p,就记作
p⇔q.此时,我们说,p是q的
条件,简称 条件.
概括地说,如果p⇔q,那么p与q
条件.
2.若p⇒q,但q⇒/p,则称p 是q 的充分不必
要条件.
3.若q⇒p,但p⇒/q,则称p 是q 的必要不充
分条件.
4.若p⇒/q,且q⇒/p,则称p 是q 的既不充分
也不必要条件.
5.本质:当原命题、逆命题都是真命题时,命题
的条件和结论互为充要条件,是等价的.
6.应用:充要条件是数学中非常重要的概念,
应用充要条件可以从不同的角度来理解、刻
画很多数学内容.
1.若p是q的充要条件,则p和q 是
两个相互等价的命题,这种说法对吗?
2.“p是q的充要条件”与“p 的充要条件是
q”的区别在哪里?
[预习自测]
1.以下选项中p是q的充要条件的是 ( )
A.p:3x+2>5,q:-2x-3>-5
B.p:a>2,b<2,q:a>b
C.p:四边形的两条对角线互相垂直平分,
q:四边形是正方形
D.p:a≠0,q:关于x 的方程ax=1有唯
一解
2.已知条件甲:0<x<5,条件乙:-3<x-2
<3,那么甲是乙的 ( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
3.不等式mx2-mx-2<0对任意x∈R恒成
立的充要条件是m∈ .
充要条件的判断
[例1]判断下列各题中p是q的什么条件.
(1)在△ABC中,p:A>B,q:a>b;
(2)p:x>1,q:x2>1;
(3)p:(a-2)(a-3)=0,q:a=3;
(4)p:a<b,q:ab<1.
[思路点拨] 按充要条件的定义判断.
22
数学必修第一册
充分条件、必要条件、充要条件的判断方法
1.定义法(适用于较简单的命题)
若p⇒q,但q⇒/p,则p是q的充分而不
必要条件;
若q⇒p,但p⇒/q,则p是q的必要而不
充分条件;
若p⇒q且q⇒p,则p是q的充要条件;
若p⇒/q且q⇒/p,则p是q的既不充分
也不必要条件.
2.集合法(适用于需对命题的条件或结论化
简的命题)首先建立与p,q相应的集合,
即p:A={x|p(x)};q:B={x|q(x)}.
若A⊆B,则p是q的充分条件;
若B⊆A,则p是q的必要条件;
若A⫋B,则p是q的充分而不必要条件;
若B⫋A,则p是q的必要而不充分条件;
若A=B,则p是q的充要条件;
若A⊈B,B⊈A,则A 是B 的既不充分
也不必要条件.
3.传递性法(适用于多个条件之间的关系
推断)
由于逻辑联结符号“⇒”“⇐”“⇔”具有传
递性,因此可根据几个条件的关系,经过
若干次的传递,判断所给的两个条件之
间的相互关系.
[变式训练]
1.下列各题中,哪些p是q的充要条件?
(1)p:x≠0,q:x+|x|>0.
(2)p:a,b∈R,|a-b|=|a|+|b|,q:a,b∈R,
ab<0.
(3)p:x1,x2 是方程x2+5x-6=0的两个
实数根,q:x1+x2=-5.
(4)p:A⊆B,q:A∩B=A.
充要条件的证明
[例2]求证:方程mx2-2x+3=0有两个同
号不相等实根的充要条件是0<m<13.
[思路点拨] 从充分性和必要性两个方面
证明.
充要条件的证明策略
(1)准确理解题意明确证明方向.
①条件已知证明结论成立是充分性,结
论已知推出条件成立是必要性.
②“p是q 的充分(必要)条件”常写为
“q的充分(必要)条件是p”.
(2)关注证明的两个环节.
一是充分性;二是必要性.证明时,不要
认为它是推理过程的“双向书写”,而应
该进行由条件到结论,由结论到条件的
两次证明.
32
第一章 预备知识
[变式训练]
2.已知a+b≠0,证明:a2+b2-a-b+2ab=0
成立的充要条件是a+b=1.
充要条件的应用
[例3]已知p:x∈{x|-2≤x≤10},q:x∈{x|1-m
≤x≤1+m},若p是q的必要不充分条件,求实
数m的取值范围.
[思路点拨] 由已知,{x|1-m≤x≤1+
m}⫋{x|-2≤x≤10},注意端点值的取舍.
应用充分不必要、必要不充分及充要条
件求参数值(范围)的一般步骤
(1)根据已知将充分不必要条件、必要不充
分条件或充要条件转化为集合间的
关系.
(2)根据集合间的关系构建关于参数的方
程或不等式求解.
[变式训练]
3.已知p:x<-2或x>3,q:4x+m<0,若p
是q的必要不充分条件,求实数 m 的取值
范围.
1.设x∈R,则“1<x<2”是“1<x<3”的 ( )
A.必要不充分条件
B.充分不必要条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
2.(2023天津卷)“a2=b2”是“a2+b2=2ab”的
( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
3.“x≠-1”是“x2-1≠0”的 条件.
4.条件p:1-x<0,条件q:x>a,若p是q的充
分不必要条件,则a的取值范围是 .
5.已知p:-1<x<3,若-a<x-1<a是p
的一个必要条件,求使a>b恒成立的实数b
的取值范围.
学习至此,请完成配套训练
42
数学必修第一册
知识点二
1.判定 2.性质
预习自测
1.B [当x=0时,(2x-1)x=0.当(2x-1)x=0时,x=12
或
x=0.∴“(2x-1)x=0”是“x=0”的必要不充分条件.]
2.B [当a>0,b>0时, ab =
a
b
成立;而当 a
b =
a
b
成立
时,a≥0,b>0.]
3.解析:(1)当x,y互为相反数时有x2=y2 但x≠y;
(2)是平行线判定定理.
答案:(1)⇒/ (2)⇒
课堂互动学案
[例1] 解:(1)等腰梯形的两条对角线相等.因此,p⇒q,
所以q是p 的必要条件.
(2)直角三角形不一定是等腰三角形.
因此p⇒/q,所以q不是p 的必要条件.
(3)若1x=
1
y
,则x=y是真命题.
因此p⇒q,所以q是p 的必要条件.
(4)命题“若关于x的方程ax+b=0(a,b∈R)有唯一解,则
a>0”为假命题,因此p⇒/q,所以q不是p 的必要条件.
[例2] 解:(1)由于 Q⫋R,
所以p⇒q,所以p是q的充分条件.
(2)由于a<b,当b<0时,ab >1
;当b>0时,ab <1
,
因为p⇒/q,
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.
[例3] [解] p:3a<x<a,
即集合A={x|3a<x<a,a<0}.
q:-2≤x≤3,即集合B={x|-2≤x≤3}.
因为p⇒q,所以A⊆B,
所以
3a≥-2,
a≤3,
a<0,{ 解得-
2
3≤a<0.
所以实数a的取值范围是 a|-23≤a<0{ }.
变式训练
1.解:(1)该命题是真命题,p⇒q,所以q是p 的必要条件.
(2)因为∠α=60°32′,
所以∠α的余角为90°-60°32′=29°28′.
p⇒q,所以q是p 的必要条件.
(3)因为3+4<9,所以长分别为3cm、4cm 和9cm 的三条
线段不 能 组 成 三 角 形,所 以 p⇒/q,所 以q 不 是p 的 必 要
条件.
(4)两个偶数的乘仍是偶数.
所以p⇒q,所以q是p 的必要条件.
2.D [由2x2-5x-3<0,可得(2x+1)(x-3)<0,解得-12
<x<3.则不等式的解集为A= x|-12<x<3{ },因此,不
等式2x2-5x-3<0成立的一个充分不必要条件,对应的x
的取值范围应该是集合A 的真子集,只有选项 D满足.]
3.解析:由题意得,M∪N=N,所以“a∈M”⇒“a∈N”,
所以“a∈M”是“a∈N”的充分条件.
答案:充分
4.解:(1)若2x+m<0是x<-1或x>3的充分条件.
则只要{x|x<-m2} ⊆{x|x<-1,或x>3},
即只需-m2≤-1
,所以m≥2.
故存在实数m≥2,使2x+m<0是x<-1或x>3的充分
条件.
(2)若2x+m<0是x<-1或x>3的必要条件,
则只要{x|x<-1,或x>3}⊆{x|x<-m2 } ,这 是 不 可
能的.
故不存在实数 m,使2x+m<0是x<-1或x>3的必要
条件.
随堂步步夯实
1.B [由于“x2=x+6”,则“x=± x+6”,故“x2=x+6”是
“x= x+6”的必要不充分条件.]
2.BD [因为|x+1|≤4⇒-5≤x≤3⇒-6≤x≤3,但-6≤x
≤3⇒/ -5≤x≤3.
同理-5≤x≤3⇒-5≤x≤4,但-5≤x≤4⇒/ -5≤x≤3.]
3.解析:方程x2-4x+a=0有实根,需要Δ≥0,即a≤4,
所以当a=2时方程有实根.所以是充分条件.
答案:充分
4.解:因为p是q的充分条件,但不是必要条件,所以p⇒q但
q⇒/p,即{x|-2≤x≤10}是{x|1-m≤x≤1+m}的真子集,
所以 1-m<-2,
1+m≥10,{ 或
1-m≤-2,
1+m>10,{ 解得m≥9.
所以实数m 的取值范围为{m|m≥9}.
第2课时 充要条件
课前预习学案
情境引入
提示 一般地,如果既有p⇒q,又有q⇒p,就记作:p⇔q.
知识梳理 知识点
1.充分必要 充要 互为充要
[思考]
1.提示:正确.若p是q的充要条件,则p⇔q,即p等价于q.
2.提示:①p是q的充要条件说明p 是条件,q是结论.
②p的充要条件是q说明q是条件,p是结论.
预习自测
1.D [对于 A,p:x>1,q:x<1,所以p 是q 的既不充分也不
必要条件;对于B,p⇒q,但q⇒/p,所以p是q的充分不必要
条件;对于 C,p⇒/q,但q⇒p,所以p 是q 的必要不充分条
件;对于 D,显然q⇔p,所以p是q的充要条件.]
2.A [条件乙:-1<x<5.∴0<x<5⇒-1<x<5,但-1<
x<5⇒/0<x<5,∴甲是乙的充分不必要条件.]
3.解析:当m=0时,显然满足条件,当m≠0时,
由一元二次不等式恒成立得 m
2+8m<0
m<0{ ,
解得-8<m<0,综上可知,m∈(-8,0],
所以不等式mx2-mx-2<0对任意x∈R恒成立的充要条
件是m∈(-8,0].
答案:(-8,0]
课堂互动学案
[例1] [解] (1)由三角形中大角对大边可知,若A>B,则a
>b,即p⇒q,反之,若a>b,则A>B,即q⇒p.
因此,p是q的充要条件.
(2)由x>1可以推出x2>1即p⇒q;由x2>1,得x<-1或
x>1,不一定有x>1即q⇒/p.
因此,p是q的充分不必要条件.
(3)由(a-2)(a-3)=0可以推出a=2或a=3,不一定有
a=3即p⇒/q;
由a=3可以得出(a-2)(a-3)=0即q⇒p.
因此p是q的必要不充分条件.
(4)由于a<b,当b<0时,ab >1
;当b>0时,ab <1
,
故若a<b,不一定有ab <1
;当a>0,b>0,ab <1
时,
可以推出a<b;
当a<0,b<0,ab <1
时,可以推出a>b.
因此p是q的既不充分也不必要条件.
[例2] [解] 设p:0<m<13
,q:方程mx2-2x+3=0有两
个同号不相等实根.
(1)充分性(p⇒q):
因为0<m<13
,所以Δ=4-12m>0,
612
数学必修第一册
所以一 元 二 次 方 程 mx2-2x+3=0有 两 个 不 等 的 实 根.
设方程的两根为x1,x2,
当0<m<13
时,x1+x2=
2
m>0
且x1x2=
3
m>0
,
故方程mx2-2x+3=0有两个同号且不相等的实根.
(2)必要性(q⇒p):
若方程mx2-2x+3=0有两个同号且不相等的实根.
则有 Δ=4-12m>0,
x1x2>0,{ 所以0<m<
1
3.
即方程 mx2 -2x+3=0 有 两 个 同 号 且 不 相 等 的 实 根 ⇒
0<m<13.
综上可知,方程mx2-2x+3=0有两个同号且不相等的实
根的充要条件是0<m<13.
[例3] [解] p:x∈{x|-2≤x≤10},
q:x∈{x|1-m≤x≤1+m}.
因为p是q的必要不充分条件,
所以q是p 的充分不必要条件,
即{x|1-m≤x≤1+m}⫋{x|-2≤x≤10},
故有 1-m≥-2,
1+m<10,{ 或
1-m>-2,
1+m≤10,{
解得m≤3.又1-m<1+m,所以m>0,
所以实数m 的取值范围为0<m≤3.
变式训练
1.解:(1)因为由x≠0推不出x+|x|>0,
如x=-1时,x+|x|=0,所以p⇒/q,
所以p不是q的充要条件.
(2)由|a-b|=|a|+|b|,两边平方得a2-2ab+b2
=a2+2|ab|+b2,即|ab|=-ab,
得ab≤0,即“|a-b|=|a|+|b|”等价于“ab≤0”.
所以p⇒/q,所以p不是q的充要条件.
(3)当x1=-1,x2=-4时,x1+x2=-5,
而-1,-4不是方程x2+5x-6=0的两根.
所以q⇒/p,所以p不是q的充要条件.
(4)由A⊆B,得A∩B=A;反过来,由A∩B=A,且(A∩B)
⊆B,得A⊆B,因此“A⊆B”是“A∩B=A”成立的充要条件,
即p是q的充要条件.
2.证明:充分性:
若a+b=1,
则a2+b2-a-b+2ab=(a+b)2-(a+b)=1-1=0,
即充分性成立,
必要性:
若a2+b2-a+b+2ab=0,
则(a+b)2-(a+b)=(a+b)(a+b-1)=0.
∵a+b≠0,∴a+b-1=0,
即a+b=1,必要性成立,
综上,a2+b2-a-b+2ab=0成立的充要条件是a+b=1.
3.解:设A={x|x<-2,或x>3},
B= x|x<-m4{ },
因为p是q的必要不充分条件,
所以B⫋A,所以-m4≤-2
,即m≥8.
所以实数m 的取值范围为m≥8.
随堂步步夯实
1.B [1<x<2”⇒“1<x<3”,反之不成立.
∴“1<x<2”是“1<x<3”的充分不必要条件.]
2.B [a2=b2,即(a+b)(a-b)=0,解得a=-b或a=b,a2+b2=
2ab,即(a-b)2=0,解得a=b,故“a2=b2”不能推出“a2+b2
=2ab”,充分性不成立,“a2+b2=2ab”能推出“a2=b2”,必要
性成立,故“a2=b2”是“a2+b2=2ab”的必要不充分条件.]
3.解析:由x2-1≠0,x≠1且x≠-1,
因为“x≠-1”是“x≠1且x≠-1”的必要不充分条件,
所以“x≠-1”是“x2-1≠0”的必要不充分条件.
答案:必要不充分
4.解析:p:x>1,若p是q的充分不必要条件,则p⇒q,
但q⇒/p,也就是说,p对应集合是q对应集合的真子集,
所以a<1.
答案:{a|a<1}
5.解:因为-a<x-1<a是p:-1<x<3的一个必要条件,且
-a<x-1<a⇔1-a<x<1+a,
所以{x|-1<x<3}⊆{x|1-a<x<1+a},
所以
1-a≤-1,
1+a≥3,
1+a>1-a.{ 解得a≥2,
则使a>b恒成立的实数b的取值范围是b<2.
2.2 全称量词与存在量词
第1课时 全称量词命题与存在量词命题
课前预习学案
情境引入
(1)提示:任意一个,全部,每个.
(2)提示:表示某个范围的整体或全部.
知识梳理 知识点一
1.所有
知识点二
1.某些
[思考]
1.提示:判断一个命题是不是全称(存在)量词命题,关键看该
命题是否含有全称(存在)量词,如果含有,直接判断,否则看
该命题是不是省去全称(存在)量词的命题,如果是,可以把
全称(存在)量词补充出来,看是否能讲通.
知识点三
1.全称量词 存在量词 ∀x∈M,p(x) ∃x∈M,p(x).
[思考]
2.提示:元素x可以表示实数、方程、函数、不等式,也可以表示
几何图形,相应的集合 M 是这些元素的某一特定的范围,
p(x)表示集合 M 的所有元素满足的性质,也可以用q(x),
r(x)等符号表示.
预习自测
1.A
2.D [D选项是存在量词命题.]
3.解析:①当x=0时,x2=0,是假命题.
②x2+x+1= x+12( )
2
+34≥
3
4>0
,是假命题.
③当a=2- 2,b=3+ 2时,a+b=5,是真命题.
答案:1
课堂互动学案
[例1] 解:(2)(3)含有存在量词“有的”“有一个”为存在量词
命题,(1)(4)是省略了全称量词的全称量词命题.
[例2] [解] (1)因为-1∈Z,且(-1)3=-1<1,
所以“∃x∈Z,x3<1”是真命题.
(2)真命题,如梯形.
(3)由有序实数对与平面直角坐标系中的点的对应关系知,
它是真命题.
(4)因为0∈N,02=0,所以命题“∀x∈N,x2>0”是假命题.
[例3] (1) [解析] 当1≤x≤2时,1+m≤x+m≤2+m,
因为一次函数y=x+m 的图象在x 轴上方,所以1+m>0,
即m>-1,所以实数m 的取值范围是{m|m>-1}.
[答案] {m|m>-1}
(2)解:由题意得,关于x的方程ax2+2x-1=0有实数根,
当a=0时,方程为2x-1=0,显然有实数根,满足题意;当a
≠0时,Δ=4+4a≥0,解得a≥-1,且a≠0.综上知,实数a
的取值范围是{a|a≥-1}.
变式训练
1.解:(1)∀x∈R,x2+x+1>0.
(2)∀x∈Q,13x
2+12x+1
是有理数.
(3)∀a,b∈R,方程ax+b=0恰有一解.
(4)∃x∈Z,x既能被2整除,又能被3整除.
2.解析:(1)∀x∈N,x2>0,因为0也是自然数,0的平方是0.
所以,全称量词命题“自然数的平方大于零”是假命题.
(2)∃x,y∈Z,2x+4y=3.由2x+4y=3,得x0+2y=
3
2
,
若x,y∈Z,则x+2y也是整数,不可能等于 32
,所以,存在
量词命题“存在一对整数x,y,使2x+4y=3”是假命题.
712
参考答案