内容正文:
第2讲 常用逻辑用语
◆课标要求
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,能正确对两种命题进行否定.
1.充分条件与必要条件
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qD⇏p
p是q的必要不充分条件
pD⇏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
pD⇏q且qD⇏p
充分、必要条件与对应集合之间的关系
设A={x|p(x)},B={x|q(x)}.
①若p是q的充分条件,则A⊆B;
②若p是q的充分不必要条件,则AB;
③若p是q的必要不充分条件,则BA;
④若p是q的充要条件,则A=B.
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,并用符号“∀”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,并用符号“∃”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
意义
对M中的任意一个x,有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)
1.A是B的充分不必要条件⇔¬B是¬A的充分不必要条件.
2.命题p与p的否定的真假性相反.
1.思考辨析(在括号内打“ √”或“×”)
(1)至少有一个三角形的内角和为π是全称量词命题.( )
(2)存在x∈R,x2-x+1≤0.( )
(3)当p是q的充分条件时,q是p的必要条件.( )
(4)若已知p:x>1和q:x≥1,则p是q的充分不必要条件.( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√
2.命题“三角形是等边三角形”是命题“三角形是等腰三角形”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
解析:A 由“三角形是等边三角形”可得到“该三角形一定是等腰三角形”,但反之不一定成立.
3.命题“有一个偶数是素数”的否定是________.
答案:任意一个偶数都不是素数
4.使-2<x<2成立的一个充分条件是________.(答案不唯一,写出一个即可)
解析:只要是{x|-2<x<2}的一个子集都是使-2<x<2成立的充分条件,如-2<x<2,或0<x<2等.
答案:0<x<2(答案不唯一)
充分条件与必要条件的判断
例1 (1)(2024·天津卷)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
解析:C 由函数y=x3单调递增可知,若a3=b3,则a=b;由函数y=3x单调递增可知,若3a=3b,则a=b.故“a3=b3”是“3a=3b”的充要条件.故选C.
(2)已知p:∀x∈R,mx2-2mx+1>0,q:指数函数f(x)=mx(m>0,且m≠1)为减函数,则p是q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
解析:B 当m=0时,1>0成立;
当m≠0时,可得解得0<m<1.
由p得出P={m|0≤m<1},由q得出Q={m|0<m<1},QP,故p是q的必要不充分条件.
(3)(多选)(2025·广东湛江联考)ab+b-a-1=0的一个充分不必要条件可以是( )
A.a=-1 B.a=b
C.b=1 D.ab=1
解析:AC 由ab+b-a-1=0,可得(a+1)(b-1)=0,解得a=-1或b=1.故选A、C.
反思感悟 充分、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 (1)已知x,y∈R,则“x>0”是“|x|+|y|>0”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
解析:A 当x>0时,可知|x|>0,结合|y|≥0可得|x|+|y|>0,充分性成立;当|x|+|y|>0时,可能x=-1,y∈R,不能得出x>0,必要性不成立.因此“x>0”是“|x|+|y|>0”的充分不必要条件.
(2)数学中有一类数字被称为水仙花数,水仙花数是指一个三位数,它的每一个数字的3次幂之和等于它本身,例如:33+73+03=370.设集合U={153,155,212,371},A={x|x是水仙花数,x∈U},B={x|x=3k,x∈U,k∈Z},则“x∈A”是“x∈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
解析:B 因为153=13+53+33,371=33+73+13,则集合A={153,371},而集合B={153},故“x∈A”是“x∈B”的必要不充分条件.
充分条件与必要条件的应用
例2 (2024·四川甘孜州一模)设p:log2(x-1)<m,q:>1.若p是q的充分不必要条件,则m的取值范围是( )
A.(-∞,0] B.[0,+∞)
C.[-1,+∞) D.(-∞,-1]
解析:A 由log2(x-1)<m,得0<x-1<2m,即1<x<2m+1.
由>1,得0<x<2.
若p是q的充分不必要条件,则2m+1≤2,解得m≤0.故选A.
反思感悟 根据充分条件与必要条件求参数取值范围的注意点:
(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(或不等式组)求解.
(2)要注意区间端点值的检验.
跟踪训练2 若“x2-5x+4<0”是“a-1<x<a+1”的必要不充分条件,则实数a的取值范围是( )
A.{a|2<a<3} B.{a|2≤a≤3}
C.{a|-2<a≤3} D.{a|-2≤a≤3}
解析:B 由x2-5x+4<0,解得1<x<4.
因为“x2-5x+4<0”是“a-1<x<a+1”的必要不充分条件,
所以(a-1,a+1)是(1,4)的真子集,
所以(等号不同时成立)
解得2≤a≤3.
经验证,端点值满足条件,故实数a的取值范围为{a|2≤a≤3}.
全称量词与存在量词
考向1 含量词命题的否定及真假判断
例3 (1)(2025·湖南邵阳第一次联考)命题“∃x∈R,x2-4x+6<0”的否定为( )
A.∃x∈R,x2-4x+6>0
B.∃x∈R,x2-4x+6≤0
C.∀x∈R,x2-4x+6<0
D.∀x∈R,x2-4x+6≥0
解析:D “∃x∈R,x2-4x+6<0”的否定为“∀x∈R,x2-4x+6≥0”.故选D.
(2)(2024·新课标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.¬p和q都是真命题
C.p和¬q都是真命题
D.¬p和¬q都是真命题
解析:B 通解:因为∀x∈R,|x+1|≥0,所以命题p为假命题,所以¬p为真命题.因为x3=x,所以x3-x=0,所以x(x2-1)=0,即x(x+1)(x-1)=0,解得x=-1或x=0或x=1,所以∃x>0,使得x3=x,所以命题q为真命题,所以¬q为假命题,所以¬p和q都是真命题.故选B.
优解:在命题p中,当x=-1时,|x+1|=0,所以命题p为假命题,¬p为真命题.在命题q中,因为立方根等于本身的实数有-1,0,1,所以∃x>0,使得x3=x,所以命题q为真命题,¬q为假命题,所以¬p和q都是真命题.故选B.
考向2 含量词命题的应用
例4 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.0
C.1 D.3
解析:A 由题意,原命题可转化为∃x∈[-1,3],a≥x2-2x,令h(x)=x2-2x,x∈[-1,3],则问题等价于a≥h(x)min,
易知函数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.故选A.
反思感悟 含量词命题的解题策略
(1)判定全称量词命题是真命题,需证明都成立;要判定存在量词命题是真命题,只要找到一个成立即可.当一个命题的真假不易判定时,可以先判断其否定的真假.
(2)由命题真假求参数的范围,一是直接由命题的真假求参数的范围;二是可利用等价命题求参数的范围.
跟踪训练3 (1)(2025·河南开封模拟)若命题p:∀x∈R,ex≥x+1,则¬p是( )
A.∀x∈R,ex≤x+1
B.∀x∈R,ex<x+1
C.∃x∈R,ex≤x+1
D.∃x∈R,ex<x+1
解析:D ∀x∈R,ex≥x+1的否定是∃x∈R,ex<x+1.故选D.
(2)若命题“∀x∈[a-1,a],x>-a”是真命题,则实数a的取值范围是( )
A. B.(0,+∞)
C.(-∞,0) D.
解析:D 根据题意得a-1>-a,则有a>.故选D.
(3)(2025·江西九江十校联考)下列命题的否定是真命题的为( )
A.任意两个等边三角形都相似
B.∃x∈R,x2-x+1=0
C.存在一个四边形,它的两条对角线互相垂直
D.∀x∈R,x+|x|≥0
解析:B 对于A,任意两个等边三角形都相似是真命题,所以其否定是假命题,故A错误;
对于B,x2-x+1=0,Δ=1-4<0,所以方程无解,所以该命题是假命题,其否定是真命题,故B正确;
对于C,存在一个四边形,它的两条对角线互相垂直,是真命题,其否定是假命题,故C错误;
对于D,∀x∈R,x+|x|≥0是真命题,其否定是假命题,故D错误.
限时规范训练 常用逻辑用语
(建议用时:45分钟 分值:88分)
单项选择题、填空题5分;多项选择题6分.
A级 基础落实练
1.命题p:“有些三角形是等腰三角形”的否定是( )
A.有些三角形不是等腰三角形
B.有些三角形可能是等腰三角形
C.所有三角形都不是等腰三角形
D.所有三角形是等腰三角形
解析:C 命题p:“有些三角形是等腰三角形”,则¬p是“所有三角形都不是等腰三角形”.
2.(多选)关于命题p:“∃x∈N,6x2-7x+2≤0”,下列说法正确的是( )
A.该命题是全称量词命题,且为真命题
B.该命题是存在量词命题,且为假命题
C.¬p:∀x∈N,6x2-7x+2>0
D.¬p:∀x∉N,6x2-7x+2>0
解析:BC 命题p为存在量词命题,由6x2-7x+2≤0,得,所以p为假命题.¬p:∀x∈N,6x2-7x+2>0.故选B、C.
3.已知x∈R,则“x<-1”是“x2>1”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
解析:A 解不等式x2>1,可得x>1或x<-1,则由充分必要条件的判定可知“x<-1”是“x2>1”的充分不必要条件.故选A.
4.若a,b∈R,则“a3>b3”是“a2>b2”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
解析:D 不妨取a=-1,b=-2,满足a3>b3,但是a2>b2不成立,所以由“a3>b3”推不出“a2>b2”,取a=-2,b=1,满足a2>b2,但是a3>b3不成立,所以由“a2>b2”推不出“a3>b3”.所以“a3>b3”是“a2>b2”的既不充分也不必要条件.故选D.
5.不等式2x2-5x-3<0成立的一个必要不充分条件是( )
A.-3<x< B.-<x<3
C.-1<x<3 D.<x<3
解析:C 由2x2-5x-3<0,解得-<x<3,
观察四个选项可知是(-1,3)的真子集,故“-1<x<3”是“不等式2x2-5x-3<0”成立的一个必要不充分条件.故选C.
6.祖暅原理“幂势既同,则积不容异”,说的是两个同高的几何体,若在等高处的截面积恒相等,则这两个几何体的体积相等.设A,B为两个同高的几何体,现有p:A,B的体积相等;q:A,B在等高处的截面积恒相等.根据祖暅原理可知,p是q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
解析:B A,B为两个同高的几何体,由祖暅原理知若在等高处的截面积恒相等,则这两个几何体的体积相等,所以q⇒p;
取两个相同的圆台,一个正置,一个倒置,此时两个几何体同高且体积相等,但在等高处的截面积不恒相等,所以p⇒/ q.所以p是q的必要不充分条件.故选B.
7.命题“∀x∈(1,+∞),x2+x>2”的否定是________.
答案:∃x∈(1,+∞),x2+x≤2
8.(2025·辽宁沈阳质量监测)“sin x=1”的一个充分不必要条件是________.
解析:当x=时,sin x=1,由sin x=1可得x=+2kπ,k∈Z,故“sin x=1”的一个充分不必要条件是“x=”.
答案:x=(答案不唯一)
9.已知“a≤x≤a2+1”是“-2≤x≤5”的充分不必要条件,则实数a的取值范围是________.
解析:设A={x|a≤x≤a2+1},B=[-2,5].
依题设,AB,
则且等号不同时成立.
解得,-2<a≤2.
答案:(-2,2]
10.(13分)若对于一切x∈R且x≠0,都有|x|>ax,求实数a的取值范围.
解:若x>0,由=1,
若x<0,由=-1,
若对于一切x∈R且x≠0,都有|x|>ax,
则实数a的取值范围是{a|-1<a<1}.
11.(13分)已知集合P={x|1≤x≤4},S={x|1-m≤x≤1+m}.是否存在实数m,使得x∈P是x∈S的________条件?若存在实数m,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由.
请从如下三个条件中选择一个条件补充到上面的横线上,并作答.
①充分不必要;②必要不充分;③充要.
解:若选择①,即x∈P是x∈S的充分不必要条件,则1-m≤1+m且(两个等号不同时成立),解得m≥3,
故实数m的取值范围是{m|m≥3}.
若选择②,即x∈P是x∈S的必要不充分条件.
当S=∅时,1-m>1+m,解得m<0.
当S≠∅时,1-m≤1+m且(两个等号不同时成立),解得m=0.
综上,实数m的取值范围是{m|m≤0}.
若选择③,即x∈P是x∈S的充要条件,
则P=S,即此方程组无解,
所以不存在实数m,使x∈P是x∈S的充要条件.
B级 能力提升练
12.对于任意实数x,〈x〉表示不小于x的最小整数,例如〈1.1〉=2,〈-1.1〉=-1,那么“|x-y|<1”是“〈x〉=〈y〉”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
解析:B 令x=1.8,y=0.9,满足|x-y|<1,但〈1.8〉=2,〈0.9〉=1,〈x〉≠〈y〉,可知充分性不成立.当〈x〉=〈y〉时,设〈x〉=x+m,〈y〉=y+n,m,n∈[0,1),则|x-y|=|n-m|<1,可知必要性成立,所以“|x-y|<1”是“〈x〉=〈y〉”的必要不充分条件.
13.(多选)若“∀x∈M,|x|>x”为真命题,“∃x∈M,x>3”为假命题,则集合M可以是( )
A.(-∞,-5) B.(-3,-1]
C.(3,+∞) D.[0,3]
解析:AB ∵∃x∈M,x>3为假命题,
∴∀x∈M,x≤3为真命题,
可得M⊆(-∞,3],
又∀x∈M,|x|>x为真命题,
可得M⊆(-∞,0),∴M⊆(-∞,0).故选AB.
14.已知集合A={y|y=x2-x+1,0≤x≤2},B={x|x+m2≥2},p:x∈A,q:x∈B,p是q的充分条件,则实数m的取值范围是________________.
解析:由y=x2-x+1=2+,
0≤x≤2,得≤y≤2,∴A=.
又由题意知A⊆B,
∴2-m2≤,∴m2≥.
∴m≥或m≤-.
答案:∪
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