内容正文:
1.5.2 全称量词命题与存在量词命题的否定
课程标准
素养解读
1.能正确使用存在量词对全称量词命题进行否定
2.能正确使用全称量词对存在量词命题进行否定
通过全称量词命题与存在量词命题的否定的学习,重点提升数学抽象、逻辑推理素养
[情境引入]
一位探险家被土人抓住,土人首领说:“如果你说真话,你将被烧死,说假话,将被五马分尸.”
[问题] 请问探险家该如何保命?
提示 探险家应该说“我将被五马分尸”.
如果土人首领将探险家五马分尸,那就说明探险家说的就是真话,而说真话应该被烧死;
如果土人首领将探险家烧死,那就说明探险家说的就是假话,而说假话应该被五马分尸.
所以,土人首领怎么处置探险家都不行,只能让他活着.
[知识梳理]
[知识点一] 命题的否定
1.定义:一般地,对一个命题进行否定,就可以得到一个新的命题,这一新命题称为原命题的否定.命题p的否定可用“綈p”来表示.
2.命题的否定与原命题的真假关系
命题的否定与原命题的真假性可以用下表(真值表)表示:
命题p
綈p
真
假
假
真
因此,p的否定的真假性可用一句话概括:p的否定与p“一真一假”.
3.常见词语的否定词语
原词
等于
(=)
大于
(>)
小于
(<)
是
都是
至多有
一个
至多有
n个
至少有
一个
否定
不等于
(≠)
不大于
(≤)
不小于
(≥)
不是
不都是
至少有
两个
至少有
(n+1)个
一个也
没有
原词语
任意的
任意两个
所有的
能
或
否定词语
某个
某两个
某些
不能
且
[知识点二] 全称量词命题与存在量词命题的否定
命题类型
全称量词命题
存在量词命题
形式
∀x∈M,p(x)
∃x∈M,p(x)
否定形式
∃x∈M,綈p(x)
∀x∈M,綈p(x)
结论
全称量词命题的否定是存在量词命题;存在量词命题的否定是全称量词命题
1.用自然语言描述的全称量词命题的否定形式唯一吗?
提示:不唯一,如“所有的菱形都是平行四边形”,它的否定是“并不是所有的菱形都是平行四边形”,也可以是“有些菱形不是平行四边形”.
2.对省略量词的命题怎样否定?
提示:对于含有一个量词的命题,容易知道它是全称量词命题或存在量词命题.一般地,省略了量词的命题是全称量词命题,可加上“所有的”或“对任意”,它的否定是存在量词命题.
[预习自测]
1.命题“对任意x∈R,|x-2|+|x-4|>3”的否定是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
答案:∃x0∈R,|x0-2|+|x0-4|≤3
2.命题“∃x0∈∁RQ,x∈Q”的否定是( )
A.∃x0∈∁RQ,x∈Q
B.∃x0∈∁RQ,x∉Q
C.∀x∉∁RQ,x3∈Q
D.∀x∈∁RQ,x3∉Q
答案:D
3.若命题p:∀x∈R,2x2+1>0,则綈p是( )
A.∀x∈R,2x2+1≤0
B.∃x0∈R,2x+1>0
C.∃x0∈R,2x+1<0
D.∃x0∈R,2x+1≤0
答案:D
全称量词命题的否定
[例1] 写出下列全称量词命题的否定,并判断真假:
(1)∀x∈R,1-2≤1;
(2)所有的正方形都是矩形;
(3)对任意x∈Z,x2的个位数字不等于3;
(4)正数的绝对值是它本身.
[思路点拨] ∀x∈M,p(x)的否定为:∃x∈M,綈p(x).
[解] (1)该命题的否定:∃x∈R,
1-2>1,
因为∀x∈R,2≥0,
所以-2≤0,
1-2≤1恒成立,所以这是一个假命题.
(2)该命题的否定:至少存在一个正方形不是矩形,假命题.
(3)该命题的否定:至少存在一个x∈Z,x2的个位数等于3,因为02=0,12=1,22=4,32=9,42=16,52=25;62=36,72=49,82=64,92=81,……,所以这是一个假命题.
(4)该命题省略了量词“所有的”,该命题是全称量词命题,它的否定:有的正数的绝对值不是它本身.这是一个假命题.
1.对全称量词命题否定的两个步骤
(1)改变量词:把全称量词换为恰当的存在量词.
(2)否定结论:原命题中的“是”“成立”等改为“不是”“不成立”等.
2.全称量词命题否定后的真假判断方法
全称量词命题的否定是存在量词命题,其真假性与全称量词命题相反;要说明一个全称量词命题是假命题,只需举一个实例即可.
[变式训练]
1.写出下列全称量词命题的否定:
(1)任何一个平行四边形的对边都平行;
(2)任何一个圆都是轴对称图形;
(3)∀a,b∈R,方程ax=b都有唯一解;
(4)可以被5整除的整数末位是0.
解:(1)其否定为:存在一个平行四边形,它的对边不都平行.
(2)其否定为:存在一个圆不是轴对称图形.
(3)其否定为:∃a,b∈R,使方程ax=b的解不唯一或不存在.
(4)其否定为:存在被5整除的整数,末位不是0.
存在量词命题的否定
[例2] 写出下列存在量词命题的否定,并判断真假:
(1)有些分数不是有理数.
(2)∃x,y∈Z,3x-4y=20.
(3)在实数范围内,有些一元二次方程无解.
(4)有些梯形的对角线相等.
[思路点拨] ∃x∈M,p(x)的否定为∀x∈M,綈p(x).
[解] (1)该命题的否定:任意分数都是有理数,这是一个真命题.
(2)该命题的否定:∀x,y∈Z,3x-4y≠20,当x=4,y=-2时,3x-4y=20.因此这是一个假命题.
(3)该命题的否定:在实数范围内,所有的一元二次方程都有解,这是一个假命题.
(4)该命题的否定:所有梯形的对角线不相等,如等腰梯形的对角线相等,因此这是一个假命题.
1.对存在量词命题否定的两个步骤
(1)改变量词:把存在量词换为恰当的全称量词.
(2)否定结论:原命题中的“有”“存在”等更改为“没有”“不存在”等.
2.存在量词命题否定后的真假判断
存在量词命题的否定是全称量词命题,其真假性与存在量词命题相反;要说明一个存在量词命题是真命题,只需要找到一个实例即可.
[变式训练]
2.写出下列存在量词命题的否定,并判断其否定的真假.
①有些实数的绝对值是正数;
②某些平行四边形是菱形;
③∃x0,y0∈Z,使x0+y0=3.
解析:①命题的否定是“不存在一个实数,它的绝对值是正数”,即“所有实数的绝对值都不是正数”.它为假命题.
②命题的否定是“没有一个平行四边形是菱形”,即“每一个平行四边形都不是菱形”.由于菱形是平行四边形,因此命题的否定是假命题.
③命题的否定是“∀x,y∈Z,x+y≠3”.当x=0,y=3时,x+y=3,因此命题的否定是假命题.
全称量词命题、存在量词命题的否定的应用
[例3] 若命题“存在实数x,使x2+ax+1<0”的否定是真命题,则实数a的取值范围为 ________ .
[思路点拨] 先写出命题的否定,然后判断.
[解析] 方法一:由题意,知命题“对任意实数x,使x2+ax+1≥0”是真命题,故Δ=a2-4×1×1≤0,解得-2≤a≤2.
方法二:由题意,知命题“存在实数x,使x2+ax+1<0是假命题.若命题“存在实数x,使x2+ax+1<0”是真命题,则Δ=a2-4×1×1>0,解得a>2或a<-2,所求实数a的取值范围是{a|-2≤a≤2}.
[答案] {a|-2≤a≤2}
1.含有一个量词命题的否定的步骤与方法
(1)确定类型:是存在量词命题还是全称量词命题.
(2)改变量词:把全称量词换为恰当的存在量词;把存在量词换为恰当的全称量词.注意无量词的全称量词命题要先补回量词再否定.
(3)否定结论:原命题中“是”“有”“存在”“成立”等改为“不是”“没有”“不存在”“不成立”等.
2.知命题真假求参数的范围的两个关注点
(1)命题和它的否定的真假性只能一真一假,解决问题时可以相互转化.
(2)求参数范围问题,通常根据有关全称量词和存在量词命题的意义列不等式求范围.
[变式训练]
3.已知命题p:∀x∈{x|x≥1},a-2x2≤0.命题q:∃x∈{x|1≤x≤3},x+a≥0.
(1)分别写出命题p,q的否定;
(2)若两个命题都是真命题,求实数a的取值范围.
解:(1)因为p:∀x∈{x|x≥1},a-2x2≤0,
所以綈p:∃x∈{x|x≥1},a-2x2>0.
因为q:∃x∈{x|1≤x≤3},x+a≥0,
所以綈q:∀x∈{x|1≤x≤3},x+a<0.
(2)因为p:∀x∈{x|x≥1},a-2x2≤0,
所以a≤2x2,
又x≥1,所以2x2≥2,故a≤2.
因此命题p为真命题时,a≤2.
命题q:∃x∈{x|1≤x≤3},x+a≥0,
即∃x∈{x|1≤x≤3},a≥-x,
又-3≤-x≤-1,故a≥-3,
因此命题q为真命题时,a≥-3.
综上,当两个命题都是真命题时,实数a的取值范围为{a|-3≤a≤2}.
1.命题p:∀x∈N,x3>x2的否定形式綈p为( )
A.∀x∈N,x3≤x2 B.∃x∈N,x3>x2
C.∃x∈N,x3<x2 D.∃x∈N,x3≤x2
答案:D
2.以下三个命题中,真命题的个数是( )
①若a+b≥2,则a,b中至少有一个不小于1;
②存在正实数a,b,使得a+b=ab;
③“所有奇数都是素数”的否定是“至少有一个奇数不是素数”.
A.0 B.1
C.2 D.3
答案:D
3.若命题p:∀x∈R,<0,则綈p: ________ .
答案:∃x0∈R,>0或x0-2=0.
4.某中学开展小组合作学习模式,某班某组小王同学给组内小李同学出题如下:若命题“∃x∈R,x2+2x+m≤0”是假命题,求m范围.小李略加思索,反手给了小王一道题:若命题“∀x∈R,x2+2x+m>0”是真命题,求m范围.你认为,两位同学题中m范围是否一致? ________ (填“是”“否”中的一种)
答案:是
5.已知集合A={x|-2≤x≤5},B={x|m+1≤x≤2m-1},且B≠∅.
(1)若命题p:“∀x∈B,x∈A”是真命题,求m的取值范围;
(2)命题q:“∃x∈A,x∈B”是真命题,求m的取值范围.
解:(1)由于命题p:“∀x∈B,x∈A”是真命题,
所以B⊆A,B≠∅,
所以解得2≤m≤3.
(2)q为真,则A∩B≠∅,
因为B≠∅,所以m≥2.
所以解得2≤m≤4.
1.命题“∃x0∈∁RQ,x∈Q”的否定是( )
A.∃x0∉∁RQ,x∈Q
B.∃x0∈∁RQ,x3∉Q
C.∀x∉∁RQ,x3∈Q
D.∀x∈∁RQ,x3∉Q
答案:D
2.已知命题p:∀x∈R,x2-x+>0,则綈p为( )
A.∀x∈R,x2-x+≤0
B.∃x0∈R,x-x0+≤0
C.∃x0∈R,x-x0+>0
D.∀x0∈R,x2-x+≥0
答案:B
3.已知命题p:∃a,b∈R,使得a2<b2成立,则下列说法正确的是( )
A.綈p:∀a,b∈R,a2>b2,为假命题
B.綈p:∀a,b∈R,a2≥b2,为假命题
C.綈p:∀a,b∈R,a2>b2,为真命题
D.綈p:∀a,b∈R,a2≥b2,为真命题
答案:B
4.对下列命题的否定说法错误的是( )
A.p:能被2整除的数是偶数;綈p:存在一个能被2整除的数不是偶数
B.p:有些矩形是正方形;綈p:所有的矩形都不是正方形
C.p:有的三角形为正三角形;綈p:所有的三角形不都是正三角形
D.p:∃n∈N,2n≤100;綈p:∀n∈N,2n>100
答案:C
5.(多选)下列命题的否定中,是全称量词命题且为真命题的有( )
A.∃x∈R,x-x0+<0
B.所有的正方形都是矩形
C.∃x0∈R,x+2x0+2≤0
D.至少有一个实数x0,使x+1=0
解析:AC [命题的否定是全称量词命题,即原命题为存在量词命题,故排除B.再根据命题的否定为真命题,即原命题为假命题.又D为真命题,故选A、C.]
6.(多选)下列四个命题中,是真命题的有( )
A.没有一个无理数不是实数
B.空集是任何一个非空集合的真子集
C.1+1<2
D.至少存在一个整数x,使得x2-x+1是整数
解析:ABD [A.该命题等价于所有无理数都是实数,为真命题;B.显然为真命题;C.显然不成立,为假命题;D.取x=1,能使x2-x+1=1是整数,为真命题.]
7.若对任意x>3,x>a恒成立,则a的取值范围是 ________ .
解析:对任意x>3,x>a恒成立,即大于3的数恒大于a,所以a的取值范围是{a|a≤3}.
答案:{a|a≤3}
8.已知集合A={x|-1≤x≤4},集合B={x|2m<x<m+1},且∃x∈B,x∈A为假命题,则实数m的取值范围为 ________ .
解析:因为∃x∈B,x∈A为假命题,所以∀x∈B,x∉A为真命题,所以A∩B=∅且B≠∅.
所以或解得m≤-2.即实数m的取值范围为{m|m≤-2}.
答案:{m|m≤-2}
9.已知p(x):x2+2x-m>0,如果p(1)是假命题,p(2)是真命题,则实数m的取值范围是 ______________ ,若p(1)是真命题,p(2)是假命题,则实数m的取值范围是 ________ .
解析:因为p(1)是假命题,所以1+2-m≤0,解得m≥3.又因为p(2)是真命题,所以4+4-m>0,解得m<8,故实数m的取值范围是{m|3≤m<8};若p(1)是真命题,p(2)是假命题,
则
解得∴无解.
答案:{m|3≤m<8} ∅
10.写出下列命题的否定,并判断它们的真假.
(1)∀x∈R,x2>0;
(2)∃x∈R,x2=1;
(3)∃x∈R,x是方程x2-3x+2=0的根;
(4)等腰梯形的对角线垂直.
解:(1)命题的否定:∃x∈R,x2≤0,因为x=0时,02=0,所以命题的否定为真命题.
(2)命题的否定:∀x∈R,x2≠1.因为x=1时,x2=1,所以命题的否定为假命题.
(3)命题的否定:∀x∈R,x不是方程x2-3x+2=0的根.因为x=1时,12-3×1+2=0,即x=1为方程的根,所以命题的否定为假命题.
(4)命题的否定:存在一个等腰梯形的对角线不垂直.命题的否定为真命题.
11.命题p是“对某些实数x,有x-a>0或x-b≤0”,其中a、b是常数.
(1)写出命题p的否定;
(2)当a、b满足什么条件时,命题p的否定为真?
解:(1)命题p的否定:对任意实数x,有x-a≤0且x-b>0.
(2)要使命题p的否定为真,需要使不等式组
的解集不为空集,通过画数轴(图略)可看出,a、b应满足的条件是b<a.
12.已知命题p:“∀1≤x<2,x2-a≥0”,命题q:“∃x∈R,x2+2ax+2-a=0”,若命题p,q都是真命题,求实数a的取值范围.
解:由p为真命题,a≤x2对∀1≤x≤2恒成立,
得a≤1;①
由q为真命题,即x2+2ax+2-a=0有实根,
得Δ=4a2-4(2-a)≥0,
即a≥1或a≤-2.②
对①②求交集,可得{a|a≤-2或a=1}.
综上,所求实数a的取值范围为{a|a≤-2或a=1}.
13.已知函数f(x)=x2-2x+5.
(1)是否存在实数m使不等式m+f(x)>0对任意x∈R恒成立,并说明理由.
(2)若存在一个实数x0,使不等式m-f(x0)>0成立,求实数m的取值范围.
解:(1)不等式m+f(x)>0可化为m>-f(x),即m>-x2+2x-5=-(x-1)2-4,要使m>-(x-1)2-4对于任意x∈R恒成立,只需m>-4即可,故存在实数m使不等式m+f(x)>0对于任意x∈R恒成立,此时需m>-4.
(2)不等式m-f(x0)>0可化为m>f(x0).若存在一个实数x0,使不等式m>f(x0)成立,只需m>f(x)min,又f(x)=(x-1)2+4,则f(x)min=4,所以m>4.
所以所求实数m的取值范围是{m|m>4}.
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