内容正文:
第2课时 常用逻辑用语
[考试要求] 1.理解充分条件、必要条件、充要条件的意义;理解判定定理与充分条件、性质定理与必要条件、数学定义与充要条件的关系.2.理解全称量词和存在量词的意义,能正确地对含有一个量词的命题进行否定.
1.充分条件、必要条件与充要条件的概念
若p⇒q,则p是q的充分条件,q是p的必要条件
p是q的充分不必要条件
p⇒q且q/⇒p
p是q的必要不充分条件
p/⇒q且q⇒p
p是q的充要条件
p⇔q
p是q的既不充分也不必要条件
p/⇒q且q/⇒p
2.全称量词与存在量词
(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,用符号“∀”表示.
(2)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,用符号“∃”表示.
3.全称量词命题和存在量词命题
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,綈p(x)
∀x∈M,綈p(x)
提醒:含有一个量词的命题的否定的规律是“改量词,否结论”,即两变一不变,量词与结论变,条件不变.
[常用结论]
设p,q成立的对象构成的集合分别为A,B.
(1)p是q的充分不必要条件⇔;
(2)p是q的必要不充分条件⇔;
(3)p是q的充要条件⇔A=B;
(4)p是q的既不充分也不必要条件⇔A与B没有包含关系.
一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)当p是q的充分条件时,q是p的必要条件.(√)
(2)“x>1”是“x>0”的充分不必要条件.(√)
(3)“三角形的内角和为180°”是存在量词命题.(×)
(4)写全称量词命题的否定时,全称量词变为存在量词.(√)
二、教材经典衍生
1.(人教A版必修第一册P31习题1.5T3改编)已知命题p:∀n∈N*,n2>n-1,则命题p的否定为( )
A.∀n∈N*,n2≤n-1
B.∀n∈N*,n2<n-1
C.∃n∈N*,n2≤n-1
D.∃n∈N*,n2<n-1
C [由全称量词命题的否定为存在量词命题,可得命题p:∀n∈N*,n2>n-1的否定綈p为“∃n∈N*,n2≤n-1”.]
2. (人教A版必修第一册P22习题1.4T2(2)改编)“一元二次方程ax2+bx+c=0有实数根”是“b2-4ac≥0(a≠0)”的(C)
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.(多选)(人教A版必修第一册P31习题1.5T1、T2改编)下列命题是全称量词命题且为真命题的是(AD)
A.∀x∈R,x2-x+1>0
B.∃x∈R,sin x=2
C.存在一个无理数,它的平方是有理数
D.平面内,到A,B两点距离相等的点都在线段AB的垂直平分线上
4.(人教B版必修第一册P38习题1-2BT5改编)已知A=(-∞,a],B=(-∞,3),且x∈A是x∈B的必要不充分条件,则实数a的取值范围为[3,+∞).
考点一 充分、必要条件
充分、必要条件的判定
[典例1] (2023·天津高考)“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
B [由a2=b2,即(a+b)(a-b)=0,解得a=-b或a=b,由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.故选B.]
充分、必要条件的探求
[典例2] 若x,y∈R,则“x>y”的一个充分不必要条件可以是( )
A.> B.x2>y2
C.>1 D.2x-y>2
D [由>,x2>y2推不出x>y,排除AB;
由>1可得>0,解得x>y>0或x<y<0,所以>1是x>y的既不充分也不必要条件,排除C;2x-y>2⇒x>y,反之不成立,D正确.故选D. ]
充分、必要条件的应用
[典例3] 请在①充分不必要;②必要不充分;③充要中任选一个,补充在横线处,并解答.
已知集合A={x},B={x|x2-2x+1-m2≤0,m>0},且“x∈A”是“x∈B”的________条件,判断实数m的值是否存在.若存在,求出m的取值范围;若不存在,说明理由.
解:由不等式x2-x-12=(x-4)(x+3)≤0,解得-3≤x≤4,可得A={-3≤x≤4},
由不等式x2-2x+1-m2=(x-m-1)(x+m-1)≤0(m>0),解得1-m≤x≤1+m,
所以B={1-m≤x≤1+m,m>0}.
若选择条件①,则集合A是B的真子集,得解得m≥4.
当m=4时,B={x},AB,符合题意.
若选择条件②,则集合B是A的真子集,得解得0<m≤3.
当m=3时,B={x},则BA,符合题意.
若选择条件③,则集合A=B,得
无解,所以不存在满足条件③的实数m.
(1)充分条件、必要条件的判定方法:定义法、集合法.
(2)充分条件、必要条件的探求要分清题干的条件和结论,如“p的充分条件是q”等价于“q⇒p是真命题”.
(3)应用集合之间的关系解答充分条件、必要条件求参数问题时,需注意区间端点值的检验.
[跟进训练]
1.(1)(2024·全国甲卷)已知向量a=(x+1,x),b=(x,2),则( )
A.“x=-3”是“a⊥b”的必要条件
B.“x=-3”是“a∥b”的必要条件
C.“x=0”是“a⊥b”的充分条件
D.“x=-1+”是“a∥b”的充分条件
(2)若“x=α”是“sin x+cos x>1”的一个充分条件,则α的一个可能取值是________.
(1)C (2)(只需满足α∈(k∈Z)即可) [(1)对于A,若a⊥b,则a·b=0,
所以x·(x+1)+2x=0,解得x=0或x=-3,即必要性不成立,故A错误;
对于B,若a∥b,则2(x+1)=x2,解得x=1±,即必要性不成立,故B错误;
对于C,当x=0时,a=(1,0),b=(0,2),故a·b=0,所以a⊥b,即充分性成立,故C正确;
对于D,当x=-1+时,不满足2(x+1)=x2,所以a∥b不成立,即充分性不成立,故D错误.
故选C.
(2)由sin x+cos x>1可得
sin>1,
则sin>,
所以2kπ+<x+<2kπ+(k∈Z),
解得2kπ<x<2kπ+(k∈Z).
因为“x=α”是“sin x+cos x>1”的一个充分条件,故α的一个可能取值为.]
考点二 全称量词与存在量词
含量词命题的否定
[典例4] (1)命题p的否定为“∃x<0,使得x+2>2x”,则命题p为( )
A.∀x<0,x+2>2x
B.∃x≥0,使得x+2>2x
C.∀x<0,x+2≤2x
D.∃x≥0,使得x+2≤2x
(2)命题:“奇数的立方是奇数”的否定是_____________________________
____________________________________________________________.
(1)C (2)存在一个奇数,它的立方不是奇数 [(1)因为命题p的否定为“∃x<0,使得x+2>2x”,所以命题p为“∀x<0,x+2≤2x”.故选C.
(2)命题的否定为“存在一个奇数,它的立方不是奇数”.]
含量词命题的真假判断
[典例5] (2024·新高考Ⅱ卷)已知命题p:∀x∈R,|x+1|>1,命题q:∃x>0,x3=x,则( )
A.p和q都是真命题
B.綈p和q都是真命题
C.p和綈q都是真命题
D.綈p和綈q都是真命题
B [对于命题p,取x=-1,则有|x+1|=0<1,故p是假命题,綈p是真命题;对于命题q,取x=1,则有x3=13=1=x,故q是真命题,綈q是假命题.综上,綈p和q都是真命题.故选B.]
含量词命题的应用
[典例6] 若命题p:“∃x∈R,x2-mx-m≤0”为假命题,则实数m的取值范围是________.
(-4,0) [法一:若p为真命题,即∃x∈R,x2-mx-m≤0,所以Δ=m2+4m≥0,所以m≥0或m≤-4,
所以当p为假命题时,-4<m<0.
法二:因为p为假命题,
所以綈p:∀x∈R,x2-mx-m>0为真命题,
即Δ=m2+4m<0,所以-4<m<0.]
含量词命题的解题策略
(1)判定全称量词命题是真命题,需证明所有对象使命题成立;要判定存在量词命题是真命题,只要找到一个对象使命题成立即可.当一个命题的真假不易判断时,可以先判断其否定的真假.
(2)由命题真假求参数的取值范围,一是直接由命题的含义,利用函数的最值求参数的取值范围;二是利用等价命题,即p与綈p的关系,转化为綈p的真假求参数的取值范围.
(3)全称量词命题对应恒成立,存在量词命题对应成立.
[跟进训练]
2.(1)命题p:∀a∈R,一元二次方程x2-ax-1=0有实根,则对命题p的真假判断和綈p正确的为( )
A.真命题,綈p:∃a∈R,一元二次方程x2-ax-1=0无实根
B.假命题,綈p:∃a∈R,一元二次方程x2-ax-1=0无实根
C.真命题,綈p:∃a∈R,一元二次方程x2-ax-1=0有实根
D.假命题,綈p:∃a∈R,一元二次方程x2-ax-1=0有实根
(2)若命题“∃x∈[1,4],使λx2+x-2>0成立”的否定是真命题,则实数λ的取值范围是________.
(1)A (2) [(1)在一元二次方程x2-ax-1=0中,Δ=a2+4>0恒成立,故对任意a,方程都有实根,故命题p为真命题,綈p:∃a∈R,一元二次方程x2-ax-1=0无实根.故选A.
(2)若“∃x∈[1,4],使λx2+x-2>0成立”的否定“∀x∈[1,4],使λx2+x-2≤0”为真命题,则λ≤.令f(x)==22-,
由x∈[1,4],得∈,
所以f(x)min=f(4)=-,
所以λ≤-.]
课时分层作业(二)
(本试卷共82分.单项选择题每题5分,多项选择题每题6分,填空题每题5分.)
一、单项选择题
1.命题“∃x>0,x2-<0”的否定为( )
A.∃x>0,x2-≥0 B.∃x≤0,x2-≥0
C.∀x>0,x2-≥0 D.∀x≤0,x2-≥0
C [命题“∃x>0,x2-<0”的否定为“∀x>0,x2-≥0”.故选C.]
2.(2024·天津高考)设a,b∈R,则“a3=b3”是“3a=3b”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
C [因为a3=b3和3a=3b都当且仅当a=b时成立,所以二者互为充要条件.
故选C.]
3.已知全集U=R,集合A={x|x<-1或x>4},B={x|-2≤x≤3},那么阴影部分表示的集合为( )
A.{x|-2≤x<4} B.{x|-1≤x≤3}
C.{x|x≤3或x≥4} D.{x|-2<x<4}
B [阴影部分为B∩∁RA,∁RA={x|-1≤x≤4},所以B∩∁RA={x|-1≤x≤3}.故选B.]
4.(2025·泰安模拟)“复数z=ai+b(a,b∈R)是纯虚数”的充分不必要条件是( )
A.a≠0且b=0 B.b=0
C.a=1且b=0 D.a=b=0
C [因为“复数z=ai+b(a,b∈R)是纯虚数”的充要条件是“a≠0且b=0”,
“a=1且b=0”是“a≠0且b=0”的充分不必要条件,
所以“a=1且b=0”是“复数z=ai+b(a,b∈R)为纯虚数”的充分不必要条件.故选C.]
5.下列命题既是存在量词命题又是真命题的是( )
A.锐角三角形有一个内角是钝角
B.至少有一个实数x,使x2≤0
C.两个无理数的和必是无理数
D.存在一个负数x,使>2
B [A中,锐角三角形的内角都是锐角,所以A是假命题;B中,当x=0时,x2=0,满足x2≤0,所以B既是存在量词命题又是真命题;C中,因为+(-)=0不是无理数,所以C是假命题;D中,对于任意一个负数x,都有<0,不满足>2,所以D是假命题.]
6.命题p:“∃x∈R,ax2+2ax-4≥0”为假命题,则实数a的取值范围是( )
A.(-4,0] B.[-4,0)
C.(-4,0) D.[-4,0]
A [命题p:∃x∈R,ax2+2ax-4≥0为假命题,即命题綈p:∀x∈R,ax2+2ax-4<0为真命题.
当a=0时,-4<0恒成立,符合题意;
当a≠0时,则a<0且Δ=(2a)2+16a<0,即-4<a<0,
综上可知,-4<a≤0.故选A.]
7.(2025·烟台调研)已知条件p:x2-3x+2≤0,条件q:x2-4x+4-m2≤0.若p是q的充分不必要条件,则实数m的取值范围是( )
A.(-∞,0]
B.[1,+∞)
C.{0}
D.(-∞,-1]∪[1,+∞)
D [由x2-3x+2≤0,得1≤x≤2.
由x2-4x+4-m2≤0,得2-|m|≤x≤2+|m|.若p是q的充分不必要条件,
则或解得|m|≥1,所以m≤-1或m≥1.故选D.]
8.“a≥”是“圆C1:x2+y2=1与圆C2:(x+a)2+(y-2a)2=36存在公切线”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
A [当两圆无公切线时,两圆内含,
圆C1的圆心为(0,0),半径r1=1,圆C2的圆心为(-a,2a),半径r2=6,所以两圆的圆心距为d=|C1C2|==,即<|6-1|,解得-<a<,
所以当两圆有公切线时a≥或a≤-,
所以a≥能推出圆C1和C2有公切线,而圆C1和C2有公切线不能推出a≥,
所以“a≥”是“圆C1:x2+y2=1与圆C2:(x+a)2+(y-2a)2=36存在公切线”的充分不必要条件.故选A.]
二、多项选择题
9.命题“∀x∈R,2kx2+kx-<0”为真命题的充分不必要条件可能是( )
A.k∈(-3,0) B.k∈(-3,0]
C.k∈(-3,-1) D.k∈(-3,+∞)
AC [因为∀x∈R,2kx2+kx-<0为真命题,
所以k=0或 解得-3<k≤0,
所以k∈(-3,0)是命题“∀x∈R,2kx2+kx-<0”为真命题的充分不必要条件,A符合题意;
所以k∈(-3,0]是命题“∀x∈R,2kx2+kx-<0”为真命题的充要条件,B不符合题意;
所以k∈(-3,-1)是命题“∀x∈R,2kx2+kx-<0”为真命题的充分不必要条件,C符合题意;
所以k∈(-3,+∞)是命题“∀x∈R,2kx2+kx-<0”为真命题的必要不充分条件,D不符合题意.故选AC.]
10.下列选项是“m≤2”的充分不必要条件的是( )
A.y=x2-mx+1在[1,+∞)上单调递增
B.∀x∈R,x2-mx+1>0恒成立
C.∀x∈[2,+∞),x2-mx+1>0恒成立
D.y=x2-mx+1只有一个零点
BD [对于A,y=x2-mx+1的图象开口向上,对称轴为直线x=,因为y=x2-mx+1在[1,+∞)上单调递增,所以≤1,即m≤2,所以y=x2-mx+1在[1,+∞)上单调递增是m≤2的充要条件,故A错误;
对于B,∀x∈R,x2-mx+1>0,即m2-4<0,即-2<m<2,所以∀x∈R,x2-mx+1>0恒成立是m≤2的充分不必要条件,故B正确;
对于C,∀x∈[2,+∞),x2-mx+1>0,即m<x+在[2,+∞)上恒成立,所以m<min,令g(x)=x+,则g′(x)=1-,当x∈[2,+∞)时,g′(x)>0,所以g(x)在[2,+∞)上单调递增,g(x)min=g(2)=,所以m<,
所以∀x∈[2,+∞),x2-mx+1>0恒成立是m≤2的必要不充分条件,故C错误;
对于D,y=x2-mx+1只有一个零点,即m2-4=0,即m=2或m=-2,
所以y=x2-mx+1只有一个零点是m≤2的充分不必要条件,故D正确.故选BD.]
三、填空题
11.“月相变化”即地球上所看到的月球被日光照亮的不同形象.当地球位于月球和太阳之间时,我们可以看到整个被太阳直射的月球部分,这就是“满月”;当月球位于地球和太阳之间时,我们只能看到月球不被太阳照射的部分,这就是“朔月”;当地月连线和日地连线正好成直角时,若我们正好可以看到月球西半边亮且呈半圆形,这就是“上弦月”,若我们正好可以看到月球东半边亮且呈半圆形,这就是“下弦月”.根据以上信息可知“地月连线和日地连线正好成直角”是“下弦月”的______________________________________.
(用“充分不必要条件”“必要不充分条件”“充要条件”“既不充分也不必要条件”填空)
必要不充分条件 [充分性:地月连线和日地连线正好成直角时,我们可能看到“上弦月”或“下弦月”,充分性不成立;必要性:若为“下弦月”,则地月连线和日地连线正好成直角,必要性成立.故“地月连线和日地连线正好成直角”是“下弦月”的必要不充分条件.]
12.若命题“∃a<0,a+>b”是假命题,则实数b的取值范围为________.
[-2,+∞) [因为命题“∃a<0,a+>b”是假命题,
所以命题“∀a<0,a+≤b”是真命题.
又当a<0时,a+=-≤-2=-2,当且仅当-a=,即a=-1时等号成立,所以max=-2,
所以b≥-2,
所以实数b的取值范围为[-2,+∞).]
13.(2025·济宁调研)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,则“a>b”是“A+cos A>B+cos B”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
C [在△ABC中,若a>b,则根据大边对大角可得A>B.
设f(x)=x+cos x,x∈(0,π),
则f′(x)=1-sin x,x∈(0,π).当x∈(0,π)时,sin x∈(0,1],
所以f′(x)≥0,所以f(x)在(0,π)上单调递增,
所以a>b⇔A>B⇔f(A)>f(B)⇔A+cos A>B+cosB.]
14.(2024·全国甲卷)设α,β是两个平面,m,n是两条直线,且α∩β=m.下列四个命题:
①若m∥n,则n∥α或n∥β;②若m⊥n,则n⊥α,n⊥β;③若n∥α,且n∥β,则m∥n;④若n与α和β所成的角相等,则m⊥n.
其中所有真命题的编号是( )
A.①③ B.②④
C.①②③ D.①③④
A [对于①,若n⊂α,因为m∥n,m⊂β,所以n∥β;
若n⊂β,因为m∥n,m⊂α,所以n∥α;
若n既不在α内也不在β内,因为m∥n,m⊂α,m⊂β,所以n∥α且n∥β,故①是真命题.
对于②,若m⊥n,则n与α,β不一定垂直,故②不是真命题.
对于③,如图,过直线n分别作两平面与α,β分别相交于直线s和直线t.
因为n∥α,过直线n的平面与平面α的交线为直线s,所以根据线面平行的性质定理知n∥s,
同理可得n∥t,则s∥t,因为s⊄平面β,t⊂平面β,所以s∥平面β.
因为s⊂平面α,α∩β=m,所以s∥m.又因为n∥s,所以m∥n,故③是真命题.
对于④,若α∩β=m,n与α和β所成的角相等,若n∥α,n∥β,则m∥n,故④不是真命题.
综上,只有①③是真命题.
故选A.]
15.已知f(x)=x2,g(x)=x-m.若对∀x1∈[0,3],∃x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2),则实数m的取值范围是________.
[当x∈[0,3]时,f(x)min=f(0)=0;当x∈[1,2]时,g(x)min=g(2)=-m.
由题意可得f(x)min≥g(x)min,即0≥-m,所以m≥.]
16.甲、乙、丙、丁四位歌手参加比赛,其中只有一位获奖.有人采访了四位歌手,甲说:“乙或丙获奖”;乙说:“甲、丙都未获奖”;丙说:“丁获奖”;丁说:“丙说的不对”.若四位歌手中只有一个人说的是真话,则获奖的歌手是____.
甲 [若乙是获奖的歌手,则甲、乙、丁说的都是真话,不符合题意.
若丙是获奖的歌手,则甲、丁说的都是真话,不符合题意.
若丁是获奖的歌手,则乙、丙说的都是真话,不符合题意.
若甲是获奖的歌手,则甲、乙、丙说的都是假话,丁说的是真话,符合题意.]
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