摘要:
**基本信息**
高中数学高一必修一第五课时同步练,以“基础概念识别—命题否定与真假判断—综合参数应用”为分层路径,强化全称量词与存在量词的符号意识、推理能力及模型应用。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础|全称/存在量词命题识别、简单真假判断|选择题1-4、填空9-11,直接考查“所有的”“存在一个”等量词辨析及|x|≥0等基础命题真假|
|中档|命题否定规则、复杂真假判断|选择题5-8、填空12,涉及“∀x∈Z,x²>0”的否定及方程x²+2x+m=0有解的参数范围|
|综合|含量词命题的恒成立与能成立问题|解答题15,结合[1,2]区间求m范围,体现从概念到数学建模的思维进阶|
内容正文:
高一数学必修一 · 课时同步训练
第五课时 全称量词与存在量词
姓名:______________ 班级:______________ 得分:______________ 用时:______ 分钟
【考试说明】本试卷满分100分,建议用时45分钟。包含选择题(8题×5分=40分)、填空题(4题×5分=20分)、解答题(3题共40分)。请认真审题,规范作答。
核心考点清单
■ 考点一 全称量词与全称量词命题
短语"所有的""任意一个"在逻辑中通常叫做全称量词(universal quantifier),用符号"∀"表示,含有全称量词的命题叫做全称量词命题。全称量词命题的一般形式为"∀x∈M, p(x)",读作"对任意x属于M,p(x)成立",其中M是给定的集合,p(x)是关于x的性质。全称量词命题的含义是:集合M中的每一个元素x都满足性质p(x)。判断全称量词命题的真假:若M中每个元素都满足p(x),则该命题为真;若M中至少存在一个元素不满足p(x),则该命题为假。需要注意的是,全称量词命题中"每一个"强调的是全部,不能有例外。
■ 考点二 存在量词与存在量词命题
短语"存在一个""至少有一个"在逻辑中通常叫做存在量词(existential quantifier),用符号"∃"表示,含有存在量词的命题叫做存在量词命题。存在量词命题的一般形式为"∃x∈M, p(x)",读作"存在x属于M,使得p(x)成立",其中M是给定的集合,p(x)是关于x的性质。存在量词命题的含义是:集合M中至少存在一个元素x满足性质p(x)。判断存在量词命题的真假:若M中至少存在一个元素满足p(x),则该命题为真;若M中所有元素都不满足p(x),则该命题为假。需要注意的是,存在量词命题只需找到一个满足条件的元素即可判定为真,但判定为假需要证明所有元素都不满足。
■ 考点三 命题的否定
一般地,对命题p加以否定,就得到一个新的命题,记作"¬p",读作"非p"或"p的否定"。命题p与¬p的真假总是相反的。对于含有一个量词的命题的否定,有如下结论:①全称量词命题"∀x∈M, p(x)"的否定是存在量词命题"∃x∈M, ¬p(x)",即全称量词命题的否定是存在量词命题;②存在量词命题"∃x∈M, p(x)"的否定是全称量词命题"∀x∈M, ¬p(x)",即存在量词命题的否定是全称量词命题。简记为"全称否定变存在,存在否定变全称"。需要注意的是,命题的否定与否命题是两个不同的概念,命题的否定只否定结论,而否命题是同时否定条件和结论。
■ 考点四 含量词命题的真假判断
判断含量词命题真假的常用方法有三种:①定义法:直接根据全称量词命题和存在量词命题的定义判断,全称量词命题需验证M中每个元素都满足p(x),存在量词命题只需找到一个满足p(x)的元素;②代入法:取特殊值代入验证,对于全称量词命题,若找到一个不满足的元素则为假,对于存在量词命题,若找到一个满足的元素则为真;③推理法:利用已知数学结论和逻辑推理判断。判断时需注意:全称量词命题为真需要严格证明,为假只需举一个反例;存在量词命题为真只需找一个例子,为假需要严格证明所有元素都不满足。
■ 考点五 含量词命题的综合应用
含量词命题的综合应用主要包括:①求参数的取值范围,已知全称量词命题为真,求参数范围,常转化为恒成立问题;已知存在量词命题为真,求参数范围,常转化为能成立问题;②命题的否定与真假判断的综合,先写出命题的否定,再判断真假;③与充分条件、必要条件的综合,将含量词命题作为条件或结论,判断条件关系。常用结论:全称量词命题"∀x∈M, p(x)"为真等价于p(x)在M上恒成立;存在量词命题"∃x∈M, p(x)"为真等价于p(x)在M上能成立。解题时需注意:省略量词的命题需先补全量词再否定,以及恒成立与能成立的区别。
知识结构思维导图
图1 全称量词与存在量词知识结构图
一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列命题中是全称量词命题的是( )
A.存在一个实数x,使x² < 0
B.至少有一个整数x,使x为偶数
C.所有的正方形都是矩形
D.有的三角形是等腰三角形
2.下列命题中是存在量词命题的是( )
A.任意实数x,都有x² ≥ 0
B.每一个有理数都可以写成分数形式
C.所有偶数都能被2整除
D.存在一个实数x,使x + 1 = 0
3.命题"∀x∈R,x² + 1 > 0"的真假是( )
A.真命题
B.假命题
C.无法判断
D.以上都不对
4.命题"∃x∈R,x² + 1 = 0"的真假是( )
A.真命题
B.假命题
C.无法判断
D.以上都不对
5.命题"∀x∈Z,x² > 0"的否定是( )
A.∃x∈Z,x² > 0
B.∃x∈Z,x² ≤ 0
C.∀x∈Z,x² ≤ 0
D.∀x∈Z,x² < 0
6.命题"∃x∈R,x³ < 0"的否定是( )
A.∀x∈R,x³ ≥ 0
B.∀x∈R,x³ < 0
C.∃x∈R,x³ ≥ 0
D.∀x∈R,x³ ≤ 0
7.下列命题中为真命题的是( )
A.∀x∈R,x² + 1 = 0
B.∃x∈R,x² + 1 = 0
C.∀x∈R,|x| ≥ 0
D.∃x∈R,|x| < 0
8.命题"∀x∈R,x² - 2x + 3 > 0"的否定是( )
A.∃x∈R,x² - 2x + 3 > 0
B.∃x∈R,x² - 2x + 3 ≤ 0
C.∀x∈R,x² - 2x + 3 ≤ 0
D.∀x∈R,x² - 2x + 3 < 0
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分。请把答案填在横线上)
9.命题"所有的矩形都是平行四边形"是 ____________ 量词命题(填"全称"或"存在")。
10.命题"∃x∈R,x² = 4"的否定是 ____________。
11.命题"∀x∈R,x² + 2x + 1 > 0"是 ____________ 命题(填"真"或"假")。
12.已知命题"∃x∈R,x² + 2x + m = 0"为真命题,则实数m的取值范围是 ____________。
三、解答题(本大题共3小题,共40分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
13.(12分)判断下列命题的真假,并说明理由。
(1)∀x∈R,x² > 0;
(2)∃x∈R,x² + 1 = 0;
(3)∀x∈R,|x| ≥ 0。
14.(14分)写出下列命题的否定,并判断原命题及否定的真假。
(1)∀x∈R,x² + 1 ≥ 1;
(2)∃x∈R,x² = -1。
15.(14分)已知命题p:∀x∈[1, 2],x + m > 0。
(1)若命题p为真命题,求实数m的取值范围;
(2)若命题¬p为真命题,求实数m的取值范围。
参考答案与详细解析
■ 答案速查
1. C
2. D
3. A
4. B
5. B
6. A
7. C
8. B
9. 全称
10. ∀x∈R,x² ≠ 4
11. 假
12. m ≤ 1
■ 详细解析
1.【答案】C
【解析】选项A"存在一个实数x"含有存在量词"存在一个",是存在量词命题;选项B"至少有一个"含有存在量词,是存在量词命题;选项C"所有的正方形都是矩形"含有全称量词"所有的",是全称量词命题;选项D"有的三角形"含有存在量词"有的",是存在量词命题。故选C。
2.【答案】D
【解析】选项A"任意实数x"含有全称量词"任意",是全称量词命题;选项B"每一个"含有全称量词,是全称量词命题;选项C"所有偶数"含有全称量词"所有",是全称量词命题;选项D"存在一个实数x"含有存在量词"存在一个",是存在量词命题。故选D。
3.【答案】A
【解析】命题"∀x∈R,x² + 1 > 0":对任意实数x,x² ≥ 0,故x² + 1 ≥ 1 > 0恒成立。因此该全称量词命题为真命题,选A。
4.【答案】B
【解析】命题"∃x∈R,x² + 1 = 0":需判断是否存在实数x使x² + 1 = 0。由x² = -1,而实数x的平方x² ≥ 0,不可能等于-1,故不存在这样的实数x。因此该存在量词命题为假命题,选B。
5.【答案】B
【解析】全称量词命题"∀x∈M, p(x)"的否定是存在量词命题"∃x∈M, ¬p(x)"。命题"∀x∈Z,x² > 0"的否定为"∃x∈Z,x² ≤ 0"(将全称量词∀改为存在量词∃,将结论x² > 0否定为x² ≤ 0),选B。
6.【答案】A
【解析】存在量词命题"∃x∈M, p(x)"的否定是全称量词命题"∀x∈M, ¬p(x)"。命题"∃x∈R,x³ < 0"的否定为"∀x∈R,x³ ≥ 0"(将存在量词∃改为全称量词∀,将结论x³ < 0否定为x³ ≥ 0),选A。
7.【答案】C
【解析】选项A"∀x∈R,x² + 1 = 0":x² ≥ 0,x² + 1 ≥ 1 ≠ 0,假命题;选项B"∃x∈R,x² + 1 = 0":不存在实数x使x² = -1,假命题;选项C"∀x∈R,|x| ≥ 0":任意实数的绝对值非负,真命题;选项D"∃x∈R,|x| < 0":绝对值不可能为负,假命题。故选C。
8.【答案】B
【解析】全称量词命题"∀x∈M, p(x)"的否定是存在量词命题"∃x∈M, ¬p(x)"。命题"∀x∈R,x² - 2x + 3 > 0"的否定为"∃x∈R,x² - 2x + 3 ≤ 0"(将∀改为∃,将结论x² - 2x + 3 > 0否定为x² - 2x + 3 ≤ 0),选B。
■ 填空题解析
9.【答案】全称
【解析】命题"所有的矩形都是平行四边形"中含有全称量词"所有的",故为全称量词命题。
10.【答案】∀x∈R,x² ≠ 4
【解析】存在量词命题"∃x∈M, p(x)"的否定是全称量词命题"∀x∈M, ¬p(x)"。命题"∃x∈R,x² = 4"的否定为"∀x∈R,x² ≠ 4"(将∃改为∀,将结论x² = 4否定为x² ≠ 4)。
11.【答案】假
【解析】命题"∀x∈R,x² + 2x + 1 > 0":x² + 2x + 1 = (x + 1)² ≥ 0,当x = -1时(x + 1)² = 0,不满足x² + 2x + 1 > 0。故存在x = -1使命题不成立,该全称量词命题为假命题。
12.【答案】m ≤ 1
【解析】命题"∃x∈R,x² + 2x + m = 0"为真命题,即方程x² + 2x + m = 0有实数解。需判别式Δ = 4 - 4m ≥ 0,解得m ≤ 1。故实数m的取值范围是m ≤ 1。
■ 解答题解析
13.【答案】(1)假命题;(2)假命题;(3)真命题
【解析】(1)命题"∀x∈R,x² > 0":当x = 0时,x² = 0,不满足x² > 0。
故存在x = 0使命题不成立,该全称量词命题为假命题。
(2)命题"∃x∈R,x² + 1 = 0":需判断是否存在实数x使x² + 1 = 0。
由x² = -1,而实数x的平方x² ≥ 0,不可能等于-1,故不存在这样的实数x。
该存在量词命题为假命题。
(3)命题"∀x∈R,|x| ≥ 0":对任意实数x,其绝对值|x| ≥ 0恒成立(绝对值的非负性)。
故该全称量词命题为真命题。
14.【答案】(1)否定:∃x∈R,x² + 1 < 1;原命题为真,否定为假;(2)否定:∀x∈R,x² ≠ -1;原命题为假,否定为真
【解析】(1)命题"∀x∈R,x² + 1 ≥ 1"是全称量词命题。
其否定为存在量词命题:∃x∈R,x² + 1 < 1(将∀改为∃,将结论x² + 1 ≥ 1否定为x² + 1 < 1)。
判断原命题真假:对任意实数x,x² ≥ 0,故x² + 1 ≥ 1恒成立,原命题为真命题。
判断否定真假:由于原命题为真,其否定为假命题(命题与其否定真假相反)。
(2)命题"∃x∈R,x² = -1"是存在量词命题。
其否定为全称量词命题:∀x∈R,x² ≠ -1(将∃改为∀,将结论x² = -1否定为x² ≠ -1)。
判断原命题真假:实数x的平方x² ≥ 0,不可能等于-1,故不存在这样的实数x,原命题为假命题。
判断否定真假:由于原命题为假,其否定为真命题(命题与其否定真假相反)。
15.【答案】(1)m > -1;(2)m ≤ -1
【解析】命题p:∀x∈[1, 2],x + m > 0。
(1)若命题p为真命题,即对任意x∈[1, 2],x + m > 0恒成立。
需x + m在区间[1, 2]上的最小值大于0。
函数y = x + m在[1, 2]上单调递增,最小值在x = 1处取得,y_min = 1 + m。
需1 + m > 0,解得m > -1。
故实数m的取值范围为m > -1。
(2)若命题¬p为真命题,即命题p为假命题。
命题p为假,即存在x∈[1, 2]使x + m ≤ 0。
即x + m在区间[1, 2]上的最小值小于或等于0。
需1 + m ≤ 0,解得m ≤ -1。
故实数m的取值范围为m ≤ -1。
本题关键:全称量词命题"∀x∈M, p(x)"为真等价于p(x)在M上恒成立,
其否定"∃x∈M, ¬p(x)"为真等价于p(x)在M上不恒成立。
一次函数在闭区间上的最值在端点处取得。
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