内容正文:
第2节 常用逻辑用语
★[课程标准]
1.理解必要条件、充分条件与充要条件的意义.
2.通过生活和数学中的丰富实例,理解全称量词与存在量词的意义.
3.能正确地对含有一个量词的命题进行否定.
1.命题的概念
可以判断真假,用文字或符号表述的陈述句叫作命题.
2.充分条件、必要条件与充要条件的概念
p是q的 充分条件 ,q是p的 必要条件
p⇒q
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
pq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
pq且qp
3.全称量词命题、存在量词命题
(1)在给定集合中,断言所有元素都具有同一种性质的命题叫作全称量词命题,在命题中,诸如“所有”“ 每一个 ”“ 任意” “ 一切 ”这样的词叫作全称量词,用符号“∀”表示.
(2)在给定集合中,断言某些元素具有一种性质的命题叫作存在量词命题,在命题中,诸如“有些”“有一个”“ 存在一个 ”这样的词叫作存在量词,用符号“∃”表示.
4.全称量词命题、存在量词命题的否定
量词命题
量词命题的否定
结论
∀x∈M,x具有性质p(x)
∃x∈M,x不具有性质p(x)
全称量词命题的否定是存在量词命题
∃x∈M,x具有性质p(x)
∀x∈M,x不具有性质p(x)
存在量词命题的否定是全称量词命题
1.在判断充分、必要条件时,小可以推大,大不可以推小,如x>2(小范围)⇒x>1(大范围),x>1(大范围) x>2(小范围).
2.充要关系与集合的子集之间的关系
设A={x|p(x)},B={x|q(x)},
(1)若A⊆B,则p是q的充分条件,q是p的必要条件.
(2)若AB,则p是q的充分不必要条件,q是p的必要不充分条件.
(3)若A=B,则p是q的充要条件.
3.含有一个量词的命题的否定规律是“改量词、否结论”.
◆[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里打“√”,错误的打“×”.
(1)命题p的否定的否定是p.( )
(2)若p是q成立的充分条件,则q是p成立的必要条件.( )
(3)若p是q成立的充要条件,则可记为p⇔q.( )
(4)“∃x∈M,x具有p(x)”与“∀x∈M,綈p(x)”的真假性相同.( )
(5)“存在一个菱形,它的四条边不相等”是存在量词命题.( )
(6)“对顶角相等”是全称量词命题.( )
答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√
◆[小题查验]
1.(BSD必修第一册P18练习T1(4)改编)“xy>0”是“x<0,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.即不充分也不必要条件
解析:B [因为xy>0不能推出x<0,y<0,但x<0,y<0能推出xy>0,所以“xy>0”是“x<0,y<0”的必要不充分条件.]
2.(2025·北京卷)已知函数f(x)的定义域为D,则“函数 f(x)的值域为R”是“对任意M∈R,存在x0∈D,使得|f(x0)| > M”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:A [若函数f(x)的值域为R,则对任意M∈R,一定存在x1∈D,使得|f(x1)|=|M|+1,
取x0=x1,则|f(x0)|=|M|+1>M,充分性成立;
取f(x)=2x,D=R,则对任意M∈R,一定存在x1∈D,使得f(x1)=|M|+1,
取x0=x1,则|f(x0)|=|M|+1>M,但此时函数f(x)的值域为(0,+∞),必要性不成立;
所以“函数f(x)的值域为R”是“对任意M∈R,存在x0∈D,使得|f(x0)|>M”的充分不必要条件.]
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(x-1)=0”是“x=1”的________条件(选填“充分不必要”“必要不充分”“充要”“既不充分也不必要”).
解析:x(x-1)=0⇒x=0或x=1,即x(x-1)=0不一定有x=1成立;
但x=1能推出x(x-1)=0成立.故“x(x-1)=0”是“x=1”的必要不充分条件.
答案:必要不充分
5.(忽视二次项系数的讨论)命题“∀x∈R,ax2-ax+1>0”为真命题,则实数a的取值范围是 ________ .
解析:①当a=0时,1>0恒成立,∴a=0满足条件,
②当a≠0时,解得0<a<4,综上,0≤a<4.
答案:[0,4)
充分、必要条件的判定
1.若xy≠0,则“x+y=0”是“+=-2”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
[考题解读] 本题以两个等式为载体设置题目,考查逻辑推理,数学探索能力.充分必要条件是高考命制创新试题的重要载体,它与其他知识结合,题目具有一定的灵活性,能很好地考查学生的理性思维能力.
解析:C [解法一:充分性:因为xy≠0,且x+y=0,所以x=-y,所以+=+=-1-1=-2,所以充分性成立;
必要性:因为xy≠0,且+=-2,所以x2+y2=-2xy,即x2+y2+2xy=0,即(x+y)2=0,所以x+y=0.所以必要性成立.
所以若xy≠0,则“x+y=0”是“+=-2”的充要条件.
解法二:充分性:因为xy≠0,且x+y=0,
所以+==
===-2,所以充分性成立;
必要性:因为xy≠0,且+=-2,
所以+==
==-2=-2,
所以=0,所以(x+y)2=0,所以x+y=0,所以必要性成立.
所以若xy≠0,则“x+y=0”是“+=-2”的充要条件.]
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.必要而不充分条件
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=0 x=0,
∴x=0是sin 2x=0的充分不必要条件.]
3.(多选)对任意实数a,b,c,给出下列命题,其中真命题是( )
A.“a=b”是“ac=bc”的充要条件
B.“a>b”是“a2>b2”的充分条件
C.“a<5”是“a<3”的必要条件
D.“a+5是无理数”是“a是无理数”的充要条件
解析:CD [对于A,因为“a=b”时,ab=bc成立,ac=bc,c=0时,a=b不一定成立,所以“a=b”是“ac=bc”的充分不必要条件,故A错误;对于B,a=-1,b=-2,a>b时,a2<b2;a=-2,b=1,a2>b2时,a<b,所以“a>b”是“a2>b2”的既不充分也不必要条件,故B错误;对于C,因为“a<3”时一定有“a<5”成立,所以“a<5”是“a<3”的必要条件,C正确;对于D,“a+5是无理数”是“a是无理数”的充要条件,D正确.]
判断充分、必要条件的3种方法
(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成立的对象的集合之间的包含关系进行判断,多适用于命题中涉及字母范围的推断问题.
(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.
提醒:判断条件之间的关系要注意条件之间关系的方向,要注意“A是B的充分不必要条件”与“A的充分不必要条件是B”的区别,要正确理解“p的一个充分不必要条件是q”的含义.
利用充要条件求参数的取值(范围)
[典例] 已知集合A={x|x2-8x-20≤0},非空集合B={x|1-m≤x≤1+m}.若x∈A是x∈B的必要条件,求m的取值范围.
[解] 由x2-8x-20≤0,得-2≤x≤10,
∴A={x|-2≤x≤10}.
由x∈A是x∈B的必要条件,知B⊆A.
则∴0≤m≤3.
∴当0≤m≤3时,x∈A是x∈B的必要条件,即所求m的取值范围是[0,3].
[互动探究]
若将本例中条件改为“若x∈A是x∈B的必要不充分条件”,求m的取值范围.
解:由x∈A是x∈B的必要不充分条件,知BA,
∴或
解得0≤m≤3或0≤m<3,
∴0≤m≤3,
故m的取值范围是[0,3].
(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,然后根据集合之间的关系列出关于参数的不等式求解.
(2)注意利用转化的方法理解充分必要条件:若綈p是綈q的充分不必要(必要不充分、充要)条件,则p是q的必要不充分(充分不必要、充要)条件.
1.若“|x+1|=2”是“log2x+2x=a”的必要不充分条件,则实数a=( )
A.3 B.2
C.1 D.0
解析:B [解|x+1|=2得x=1或-3,设集合A={1,-3},方程log2x+2x=a的解集为集合B,则BA且B≠∅,所以B={1}或B={-3}.当B={1}时,log21+21=a,所以a=2;当B={-3}时,不成立.]
2.若(x-a)2<4成立的一个充分不必要条件是1+≤0,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,4] B.[1,4]
C.(1,4) D.(1,4]
解析:D [由(x-a)2<4,可得a-2<x<a+2;
由1+=≤0,则
可得2<x≤3;
∵(x-a)2<4成立的一个充分不必要条件是1+≤0,∴可得1<a≤4.]
全称量词命题与存在量词命题
►[命题点1] 全称量词命题与存在量词命题的真假判断
1.(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 [由x=0不成立知p假,x=1时成立知q真,所以选B.]
2.下列命题中,真命题是( )
A.∃x∈,sin x+cos x≥2
B.∀x∈(3,+∞),x2>2x+1
C.∃x∈R,x2+x=-1
D.∀x∈,tan x>sin x
解析:B [对于选项A,sin x+cos x= sin≤,所以此命题不成立;对于选项B,x2-2x-1=(x-1)2-2,当x>3时,(x-1)2-2>0,所以此命题成立;对于选项C,x2+x+1=2+>0,所以x2+x=-1对任意实数x都不成立,所以此命题不成立;对于选项D,当x∈时,tan x<0,sin x>0,命题显然不成立. ]
全称量词命题与存在量词命题真假的判断方法
命题名称
真假
判断方法一
判断方法二
全称量词命题
真
所有对象使命题真
否定为假
假
存在一个对象使命题假
否定为真
存在量词命题
真
存在一个对象使命题真
否定为假
假
所有对象使命题假
否定为真
提醒:不管是全称量词命题,还是存在量词命题,若其真假不容易正面判断时,可先判断其否定的真假.
►[命题点2] 含有一个量词的命题的否定
1.已知命题p:∀x≥0,ex≥1或sin x<1,则p为( )
A.∃x<0,ex<1且sin x≥1
B.∃x≥0,ex<1且sin x≥1
C.∃x≥0,ex<1或sin x≥1
D.∃x<0,ex≥1或sin x≤1
解析:B [命题是全称命题,因为命题p:∀x≥0,ex≥1或sin x<1,所以p:∃x≥0,ex<1且sin x≥1.]
2.已知命题p:“存在x∈[1,+∞),使得(log23)x>1”,则下列说法正确的是( )
A.p:“任意x∈[1,+∞),使得(log23)x<1”
B.p:“不存在x∈[1,+∞),使得(log23)x<1”
C.p:“任意x∈[1,+∞),使得(log23)x≤1”
D.p:“任意x∈(-∞,1),使得(log23)x≤1”
解析:C [因为存在量词命题的否定是全称量词命题,所以p:“任意x∈[1,+∞),使得(log23)x≤1”.]
全称量词命题与存在量词命题的否定与命题的否定的区别
全称量词命题与存在量词命题的否定与命题的否定有一定的区别,否定全称量词命题和存在量词命题时,一是要改写量词,全称量词改写为存在量词,存在量词改写为全称量词;二是要否定结论,而一般命题的否定只需直接否定结论即可.
提醒:对于省略量词的命题,应先挖掘命题中隐含的量词,改写成含量词的完整形式,再写出命题的否定.
►[命题点3] 参数的取值范围问题
[典例] (1)(多选)若∃x∈,使得2x2-λx+1<0成立是假命题,则实数λ可能取值是( )
A. B.2
C.3 D.
[解析] ∵若“∃x∈,使得2x2-λx+1<0成立”是假命题,
即“∃x∈,使得λ>2x+成立”是假命题,
即等价于“∀x∈,使得λ≤2x+成立”是真命题.
令f(x)=2x+,x∈,
由对勾函数可知,当x∈时,f(x)在上单调递减,在上单调递增,
∴当x=时,函数f(x)取最小值,
即f(x)min=f=2,
∴λ≤f(x)min=2,
故实数λ的取值范围为(-∞,2 ].
[答案] AB
(2)已知f(x)=ln(x2+1),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__________.
[解析] 当x∈[0,3]时,f(x)min=f(0)=0,当x∈[1,2]时,g(x)min=g(2)=-m,由f(x)min≥g(x)min,得0≥-m,所以m≥.即实数m的取值范围为.
[答案]
[互动探究]
若将本例(2)中“∃x2∈[1,2]”改为“∀x2∈[1,2]”,其他条件不变,则实数m的取值范围是__________.
解析:当x∈[1,2]时,g(x)max=g(1)=-m,
由f(x)min≥g(x)max,得0≥-m,∴m≥.即实数m的取值范围为.
答案:
对于含量词的命题中求参数的取值范围的问题,可根据命题的含义,利用函数值域(或最值)解决.
1.已知命题“∀x∈[1,4],ex--m≥0”为真命题,则实数m的取值范围为( )
A.(-∞,e-2] B.
C.[e-2,+∞) D.
解析:A [因为命题“∀x∈[1,4],ex--m≥0”为真命题,所以∀x∈[1,4],m≤ex-.
令f(x)=ex-,x∈[1,4],y=ex与y=-在[1,4]上均为增函数,故f(x)为增函数,当x=1时,f(x)有最小值e-2,即m≤e-2.]
2.若“∀x∈,tan x≥m”是真命题,则实数m的最大值为________.
解析:若“∀x∈,tan x≥m”是真命题,
则实数m小于等于函数y=tan x在的最小值,
因为函数y=tan x在上为增函数,
所以函数y=tan x在上的最小值为-,
所以m≤-,即实数m的最大值为-.
答案:-
学科网(北京)股份有限公司
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