内容正文:
§1.2 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,能正确对两种命题进行否定.
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qp
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,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
结构
对M中任意一个x,p(x)成立
存在M中的元素x,使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)
1.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.含有一个量词命题的否定规律是“改变量词,否定结论”.
3.命题p与p的否定的真假性相反.
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)写全称量词命题的否定时,全称量词变为存在量词.(√)
(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)当p是q的充分条件时,q是p的必要条件.(√)
2.[多选]下列命题中,是全称量词命题且是真命题的是( )
A.任何一个实数乘以0都等于0
B.自然数都是正整数
C.实数都可以写成小数形式
D.一定存在没有最大值的二次函数
解析:AC [A选项中,“任何”是全称量词,它是全称量词命题,且为真命题;B选项中,“都”是全称量词,它是全称量词命题,由于0是自然数,不是正整数,故该命题是假命题;C选项中,“都”是全称量词,它是全称量词命题,且为真命题;D选项中,“存在”是存在量词,它是存在量词命题.]
3.(2024·全国甲卷)设向量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
解析:C [若a⊥b,则x(x+1)+2x=0,
即x2+3x=0,解得x=0或x=-3,
∴A错,C对;若a∥b,则2(x+1)-x2=0,即x2-2x-2=0,解得x=1±,故B、D错.]
4.“x≥a”是“x≥2”的必要不充分条件,则a的取值范围为( )
A.(3,+∞) B.(-∞,2)
C.(-∞,2] D.[0,+∞)
解析:B [由题意得,{x|x≥2}是{x|x≥a}的真子集,故a<2.]
充分、必要条件的判定
[例1] (1)“a3<b3”是“2026a<2026b<1”成立的( )
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] 因为y=x3在定义域R上单调递增,由a3<b3可得a<b,
因为y=2026x在定义域R上单调递增,由2026a<2026b<1可得a<b<0,
所以由a3<b3推不出2026a<2026b<1,即充分性不成立;
由2026a<2026b<1推出a3<b3,即必要性成立;
所以“a3<b3”是“2026a<2026b<1”成立的必要不充分条件.
[答案] B
(2)祖暅原理是一个涉及几何求积的著名命题.内容为:“幂势既同,则积不容异”.“幂”是截面积,“势”是几何体的高.意思是两个等高的几何体,如在等高处的截面积相等,则体积相等.设A,B为两个等高的几何体,p:A、B的体积相等,q:A、B在同一高处的截面积相等.根据祖暅原理可知,p是q的( )
A.充分必要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
[解析] 已知A,B为两个等高的几何体,由祖暅原理知q⇒p,而p不能推出q,可举反例,两个相同的圆锥,一个正置,一个倒置,此时两个几何体等高且体积相等,但在同一高处的截面积不相等,则p是q的必要不充分条件.
[答案] C
充分、必要条件的三种判定方法
(1)定义法:根据p⇒q,q⇒p是否成立进行判断.
(2)集合法:根据p,q成立对应的集合之间的包含关系进行判断.
(3)等价转化法:指对所给题目的条件进行一系列的等价转化,直到转化成容易判断充分、必要条件是否成立为止.
1.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 [∵2x2-5x-3<0,∴-<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.]
2.(2025·天津卷)设x∈R,则“x=0”是“sin 2x=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 [由x=0⇒sin 2x=sin 0=0,由sin 2x=0⇒2x=kπ,x=,k∈Z不一定为x=0
∴sin 2x=0x=0
∴x=0是sin 2x=0的充分不必要条件.]
充分、必要条件的应用
[例2] (1)命题“∀x∈[1,2],x2-a≤0”为真命题的一个充分不必要条件是( )
A.a≥4 B.a≤4
C.a≥5 D.a≤5
[解析] 命题“∀x∈[1,2],x2-a≤0”为真命题,可化为“∀x∈[1,2],a≥x2”恒成立,即只需a≥(x2)max=4,即“∀x∈[1,2],x2-a≤0”为真命题的充要条件为a≥4,而要找的是一个充分不必要条件,即为集合{a|a≥4}的真子集,由选项可知C符合题意.
[答案] C
(2)已知P={x|x2-8x-20≤0},非空集合S={x|1-m≤x≤1+m}.若x∈P是x∈S的必要条件,则m的取值范围为________.
[解析] 由x2-8x-20≤0得-2≤x≤10,
故P={x|-2≤x≤10},
由x∈P是x∈S的必要条件,知S⊆P.
则∴0≤m≤3.
∴当0≤m≤3时,x∈P是x∈S的必要条件,即所求m的取值范围是[0,3].
[答案] [0,3]
根据充要条件求解参数范围应注意的2点
(1)解决此类问题一般是把充分条件、必要条件或充要条件转化为集合之间的关系,然后根据集合之间关系列出关于参数的不等式(组)求解.
(2)求解参数的取值范围时,一定要注意区间端点值的检验,尤其是利用两个集合之间的关系求解参数的取值范围时,不等式是否能够取等号决定端点值的取舍,处理不当容易出现漏解或增解的现象.
1.已知p:x≥a,q:|x+2a|<3,且p是q的必要不充分条件,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,-1] B.(-∞,-1)
C.[1,+∞) D.(1,+∞)
解析:A [因为q:|x+2a|<3,
所以q:-2a-3<x<-2a+3,
记A={x|-2a-3<x<-2a+3},
p:x≥a,记为B={x|x≥a}.
因为p是q的必要不充分条件,所以A⊆B,
所以a≤-2a-3,解得a≤-1.]
2.若不等式(x-a)2<1成立的充分不必要条件是1<x<2,则实数a的取值范围是________.
解析:由(x-a)2<1得a-1<x<a+1.
因为1<x<2是不等式(x-a)2<1成立的充分不必要条件,
所以满足且等号不能同时取得,
即解得1≤a≤2.
答案:[1,2]
全称量词与存在量词
►[角度1] 含量词的命题的否定
[例3-1] (1)命题“∃x≥0,ex-1≥x”的否定是( )
A.∃x<0,ex-1<x
B.∃x≥0,ex-1<x
C.∀x<0,ex-1<x
D.∀x≥0,ex-1<x
[解析] 命题“∃x≥0,ex-1≥x”的否定是“∀x≥0,ex-1<x”.
[答案] D
(2)命题“∀x∈[0,+∞),x3+x≥0”的否定是( )
A.∀x∈(-∞,0),x3+x<0
B.∀x∈(-∞,0),x3+x≥0
C.∃x∈[0,+∞),x3+x<0
D.∃x∈[0,+∞),x3+x≥0
[解析] 全称量词命题的否定是存在量词命题,所以,命题“∀x∈[0,+∞),x3+x≥0”的否定是∃x∈[0,+∞),x3+x<0.
[答案] C
►[角度2] 含量词的命题的真假判断
[例3-2] [多选]下列命题中,为真命题的是( )
A.∀x∈R,2x-1>0
B.∃x∈R,x2+1<2x
C.∀xy>0,x+y≥2
D.∃x,y∈R,sin(x+y)=sin x+sin y
[解析] 对于A项,∀x∈R,2x-1>0,A项正确;对于B项,∵x2+1-2x=(x-1)2≥0,
∴x2+1≥2x,B项错误;对于C项,当x<0,y<0时,x+y<0<2,C项错误;对于D项,取x=
y=0时,则sin(x+y)=sin (0+0)=sin 0+sin 0=sin x+sin y,D项正确.
[答案] AD
►[角度3] 含量词的命题的应用
[例3-3] (1)若命题“∃x∈R,x2-2x+m<0”为真命题,则实数m的取值范围为________.
[解析] 由题意可知,不等式x2-2x+m<0有解,∴Δ=4-4m>0,m<1,∴实数m的取值范围为(-∞,1).
[答案] (-∞,1)
(2)已知命题“∀x∈R,ax2-ax+1>0”为真命题,则实数a的取值范围是______.
[解析] 由题意得不等式ax2-ax+1>0对x∈R恒成立.①当a=0时,不等式1>0在R上恒成立,符合题意.
②当a≠0时,若不等式ax2-ax+1>0对x∈R恒成立,则解得0<a<4.
综上,实数a的取值范围是[0,4).
[答案] [0,4)
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.
1.已知命题p:∀x∈R,ex+e-x≥2,命题q:∃x∈(0,10),>5,则( )
A.命题p与q均为真命题
B.命题p与q均为真命题
C.命题p与q均为真命题
D.命题p与q均为真命题
解析:B [∀x∈R,ex>0,e-x>0,则ex+e-x≥2=2,当且仅当x=0时取等号,故p为真命题;
当x∈(0,10)时,≤=5,当且仅当x=5时取等号,故q为假命题,q为真命题,所以命题p与q均为真命题,B正确.]
2.[多选]以下说法正确的是( )
A.“∀x∈R,3x2-2≥0”的否定是“∃x∈R,3x2-2<0”
B.“x>3”是“log3(2x+1)>2”的充分不必要条件
C.若命题“∃x∈R,x2+(a-1)x+1<0”的否定是假命题,则实数a的取值范围是(-1,3)
D.“∀x∈R,2ax2+ax-≤0”是真命题,则-3≤a≤0
解析:AD [对于A,“∀x∈R,3x2-2≥0”的否定是“∃x∈R,3x2-2<0”,故A正确;
对于B,log3(2x+1)>2,即log3(2x+1)>log39,解得x>4,
因为x>4⇒x>3所以“x>3”是“log3(2x+1)>2”的必要不充分条件,故B错误;
对于C,命题的否定是假命题,则命题“∃x∈R,x2+(a-1)x+1<0”是真命题,即Δ=(a-1)2-4>0,解得a>3或a<-1,故C错误;
对于D,因为“∀x∈R,2ax2+ax-≤0”是真命题,即2ax2+ax-≤0,对∀x∈R恒成立.当a=0时,命题成立;当a≠0时,,解得-3≤a<0,综上可得,-3≤a≤0,故D正确.]
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