内容正文:
高中数学·人教A版必修第一册 1.5.1 全称量词与存在量词 课时作业
第一章 集合与常用逻辑用语
1.5.1 全称量词与存在量词
课 时 作 业
(建议用时:45分钟)
班级:____________ 姓名:____________ 学号:________ 得分:________
【学习目标】
1.通过已知的数学实例,理解全称量词与存在量词的意义。
2.能用符号语言正确表述全称量词命题与存在量词命题。
3.会判断全称量词命题与存在量词命题的真假,能根据命题的真假求参数的取值范围。
【知识梳理】
一、全称量词与全称量词命题
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。
常见的全称量词还有“一切”“每一个”“任给”“凡是”“所有的”等。
2.全称量词命题:含有全称量词的命题,叫做全称量词命题。
3.符号表示:全称量词命题“对M中任意一个x,p(x)成立”可用符号简记为∀x∈M,p(x)。
二、存在量词与存在量词命题
1.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。
常见的存在量词还有“有些”“有一个”“对某些”“有的”“某个”等。
2.存在量词命题:含有存在量词的命题,叫做存在量词命题。
3.符号表示:存在量词命题“存在M中的元素x,使p(x)成立”可用符号简记为∃x∈M,p(x)。
图1 全称量词命题与存在量词命题的直观理解(实心点表示具有性质p的元素)
三、命题真假的判断
命题
判断为真
判断为假
全称量词命题
∀x∈M,p(x)
需对集合M中的每一个元素x,证明p(x)都成立
只需在集合M中找到一个元素x,使p(x)不成立(举反例)
存在量词命题
∃x∈M,p(x)
只需在集合M中找到一个元素x,使p(x)成立
需证明集合M中的每一个元素x都使p(x)不成立
四、几点说明
(1)有些命题省略了量词,要根据命题的含义判断其类型。例如“正方形是矩形”的含义是“所有的正方形都是矩形”,是全称量词命题;“三角形的内角和是180°”也是全称量词命题。
(2)同一个全称量词(或存在量词),可以通过不同的短语表达,如“∀x∈R,x²≥0”可以表述为“对任意实数x,x²≥0”“所有实数的平方都是非负数”等。
(3)含参数的命题真假问题,常转化为方程有解、不等式恒成立等问题来解决:
①“∀x∈R,x²+bx+c>0”为真命题⇔Δ=b²-4c<0(二次函数图象恒在x轴上方);
②“∃x∈R,x²+bx+c=0”为真命题⇔Δ=b²-4c≥0(方程有实数根);
③“∀x∈M,x≥a”为真命题⇔a不大于M中所有元素;“∃x∈M,x≥a”为真命题⇔a不大于M中的某一个元素。
【典型例题】
例1 判断下列命题是全称量词命题还是存在量词命题,并用符号“∀”或“∃”表示:
(1)每一个实数的平方都是非负数;(2)有的实数是无理数;(3)对任意整数n,2n+1都是奇数;(4)存在一个有理数x,使x²=2。
【解析】(1)全称量词命题,符号表示为∀x∈R,x²≥0;
(2)存在量词命题,符号表示为∃x∈R,x是无理数;
(3)全称量词命题,符号表示为∀n∈Z,2n+1是奇数;
(4)存在量词命题,符号表示为∃x∈Q,x²=2。
【方法总结】判断命题类型的关键是找出命题中的量词(或省略的量词)。用符号表示时,要写清楚变量所在的集合M和需要满足的性质p(x)。
例2 判断下列命题的真假:
(1)∀x∈R,x²-2x+2>0;(2)∃x∈Z,x²=3;(3)∀x∈N,x²>0;(4)有些平行四边形是菱形。
【解析】(1)因为x²-2x+2=(x-1)²+1≥1>0恒成立,所以是真命题;
(2)由x²=3得x=±,都不是整数,所以不存在整数x使x²=3,是假命题;
(3)当x=0时,x²=0,不满足x²>0,所以是假命题;
(4)有一组邻边相等的平行四边形是菱形,所以是真命题。
【方法总结】全称量词命题要“证明所有”或“举一反例”;存在量词命题要“找到一个”或“证明不存在”。配方法是证明代数式恒正的常用方法。
例3 (1)若命题“∀x∈R,x²-2x+a>0”是真命题,求实数a的取值范围;
(2)若命题“∃x∈R,x²-2x+a=0”是真命题,求实数a的取值范围。
【解析】(1)由题意,二次函数y=x²-2x+a的图象恒在x轴上方(如图中实线),所以方程x²-2x+a=0没有实数根,
即Δ=(-2)²-4a<0,解得a>1。所以a的取值范围是{a | a>1}。
(2)由题意,方程x²-2x+a=0有实数根,所以Δ=(-2)²-4a≥0,解得a≤1。所以a的取值范围是{a | a≤1}。
【方法总结】借助二次函数的图象,可以把“恒成立”问题与“有解”问题转化为判别式Δ的符号问题。
【课时作业】
A组 基础巩固
一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列命题中,是全称量词命题的是( )
A.有的三角形是直角三角形 B.存在一个实数x,使x²=x
C.任何一个正方形的四条边都相等 D.至少有一个整数是偶数
2.下列命题中,是存在量词命题且为真命题的是( )
A.有些实数没有平方根 B.∀x∈R,x²≥0
C.∃x∈Z,3x=1 D.所有的偶数都是4的倍数
3.下列全称量词命题中,为真命题的是( )
A.∀x∈R,x²>0 B.∀x∈N,x≥1
C.所有的三角形都是锐角三角形 D.∀x∈R,|x|+1>0
4.下列存在量词命题中,为假命题的是( )
A.∃x∈R,x²=2 B.∃x∈R,x²+2x+3=0
C.∃x∈Q,x²=4 D.至少有一个整数既是偶数又是质数
5.用量词符号表示“对任意实数x,都有x²+1≥2x”,正确的是( )
A.∀x∈R,x²+1≥2x B.∃x∈R,x²+1≥2x
C.∀x∈R,x²+1<2x D.∃x∈R,x²+1<2x
6.若命题“∃x∈R,x²+2x+m=0”是真命题,则实数m的取值范围是( )
A.m<1 B.m≤1 C.m>1 D.m≥1
二、多项选择题(每小题有多个选项符合题目要求)
7.下列命题中,是真命题的有( )
A.∀x∈R,2x²-x+1>0 B.∃x∈N,x²≤x
C.∀x∈Q,x²∈Q D.∃x∈R,x²+1=0
8.下列命题中,既是全称量词命题又是真命题的有( )
A.矩形的对角线相等 B.∀x∈R,x²+1≥1
C.∃x∈R,x+1=0 D.所有的素数都是奇数
三、填空题
9.将命题“有些实数的绝对值是正数”用量词符号表示为________________,它是________命题(填“真”或“假”)。
10.若命题“∀x∈{x | 1≤x≤3},x-a≥0”是真命题,则实数a的取值范围是________________。
11.若命题“∃x∈{x | 1≤x≤2},x-a>0”是真命题,则实数a的取值范围是________________。
四、解答题(解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
12.判断下列命题是全称量词命题还是存在量词命题,并判断其真假:
(1)每一个四边形的四个顶点都在同一个圆上;
(2)存在一个实数x,使x²-x+1=0;
(3)对任意x∈Z,2x+1都是奇数;
(4)有的无理数的平方是有理数。
13.已知命题p:∀x∈{x | 1≤x≤3},2x+a≥0;命题q:∃x∈R,x²-2x+a=0。若p和q都是真命题,求实数a的取值范围。
B组 能力提升
五、单项选择题
14.下列命题中,是真命题的是( )
A.∀x∈R,x²>x B.∃x∈R,x²<x
C.∀x∈R,x²≥x D.∃x∈Z,2x-1=0
15.若命题“∀x∈R,ax²+2x+1>0”是真命题,则实数a的取值范围是( )
A.a>1 B.a≥1 C.0<a<1 D.a≥0
六、多项选择题
16.已知命题p:∃x∈R,x²+2x+a=0。下列选项中,是“p为真命题”的充分不必要条件的有( )
A.a≤1 B.a<0 C.a≤0 D.a<2
七、填空题
17.若命题“∀x∈{x | 1≤x≤3},x²-a≥0”是真命题,则实数a的取值范围是________;若命题“∃x∈{x | 1≤x≤3},x²-a≥0”是真命题,则实数a的取值范围是________。
八、解答题
18.已知集合A={x | 1≤x≤3},B={x | a≤x≤a+3}。
(1)若命题p:“∀x∈A,x∈B”是真命题,求实数a的取值范围;
(2)若命题q:“∃x∈A,x∈B”是真命题,求实数a的取值范围。
19.已知命题p:∀x∈R,x²-4x+2m≥0,命题q:∃x∈{x | 1≤x≤2},x-m≥0。若命题p,q中有且只有一个是真命题,求实数m的取值范围。
【答案及解析】
选择题答案速查
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
14
15
16
答案
C
A
D
B
A
B
ABC
AB
B
A
BC
1.【答案】C
【解析】A中的“有的”,B中的“存在一个”,D中的“至少有一个”都是存在量词;C中的“任何一个”是全称量词,所以C是全称量词命题。故选C。
2.【答案】A
【解析】B,D是全称量词命题,排除;
C:由3x=1得x=∉Z,是假命题;
A:负数没有平方根,所以“有些实数没有平方根”是真命题,且是存在量词命题。故选A。
3.【答案】D
【解析】A:x=0时x²=0,假命题;B:x=0时不满足x≥1,假命题;
C:直角三角形、钝角三角形不是锐角三角形,假命题;
D:因为|x|≥0,所以|x|+1≥1>0,真命题。故选D。
4.【答案】B
【解析】A:x=时x²=2,真命题;
B:方程x²+2x+3=0的判别式Δ=4-12=-8<0,没有实数根,假命题;
C:x=2时x²=4,真命题;D:2既是偶数又是质数,真命题。故选B。
5.【答案】A
【解析】“对任意实数x”用“∀x∈R”表示,结论“x²+1≥2x”保持不变。故选A。
6.【答案】B
【解析】由题意,方程x²+2x+m=0有实数根,所以Δ=4-4m≥0,解得m≤1。故选B。
7.【答案】ABC
【解析】A:方程2x²-x+1=0的判别式Δ=1-8=-7<0,且二次项系数大于0,所以2x²-x+1>0恒成立,真命题;
B:x=0时,0²≤0成立,真命题;
C:两个有理数的积仍是有理数,所以x²∈Q,真命题;
D:x²+1≥1>0,所以x²+1=0无实数解,假命题。故选ABC。
8.【答案】AB
【解析】A:省略了量词“所有的”,是全称量词命题,且矩形的对角线都相等,真命题;
B:是全称量词命题,且x²≥0,所以x²+1≥1,真命题;
C:是存在量词命题,不符合;
D:是全称量词命题,但2是素数且是偶数,假命题。故选AB。
9.【答案】∃x∈R,|x|>0;真
【解析】“有些”是存在量词,所以命题可表示为∃x∈R,|x|>0。取x=1,|1|=1>0,所以是真命题。
10.【答案】{a | a≤1}
【解析】由题意,对1≤x≤3中的每一个x,都有a≤x成立,所以a不大于x的最小值1,即a≤1。
11.【答案】{a | a<2}
【解析】由题意,存在1≤x≤2中的某个x,使a<x成立,只需a小于x的最大值2,即a<2。
12.【解】(1)全称量词命题。例如,不是正方形的菱形,它的一组对角都是锐角,另一组对角都是钝角,对角不互补,所以它的四个顶点不在同一个圆上,因此该命题是假命题。
(2)存在量词命题。因为x²-x+1=(x-)²+≥>0,所以方程x²-x+1=0没有实数根,是假命题。
(3)全称量词命题。对任意整数x,2x是偶数,2x+1是奇数,是真命题。
(4)存在量词命题。是无理数,而()²=2是有理数,是真命题。
13.【解】若p为真命题,则对1≤x≤3中的每一个x,都有a≥-2x成立。
因为1≤x≤3时,-6≤-2x≤-2,即-2x的最大值为-2,所以a≥-2。
若q为真命题,则方程x²-2x+a=0有实数根,所以Δ=4-4a≥0,解得a≤1。
因为p和q都是真命题,所以-2≤a≤1。
即实数a的取值范围是{a | -2≤a≤1}。
14.【答案】B
【解析】A:x=0时,x²=x,假命题;
B:取x=,则x²=<=x,真命题;
C:由B知,x=时x²<x,所以C是假命题;
D:由2x-1=0得x=∉Z,假命题。故选B。
15.【答案】A
【解析】①当a=0时,不等式为2x+1>0,当x=-1时不成立,不符合题意;
②当a≠0时,要使ax²+2x+1>0对一切实数x恒成立,需二次函数y=ax²+2x+1的图象开口向上且与x轴没有公共点,
即a>0且Δ=4-4a<0,解得a>1。
综上,a>1。故选A。
16.【答案】BC
【解析】p为真命题⇔方程x²+2x+a=0有实数根⇔Δ=4-4a≥0⇔a≤1。
所求的充分不必要条件对应的集合应是{a | a≤1}的真子集。
{a | a<0}⫋{a | a≤1},{a | a≤0}⫋{a | a≤1},所以B,C符合;
而a≤1是充要条件,a<2是必要不充分条件,都不符合。故选BC。
17.【答案】{a | a≤1};{a | a≤9}
【解析】当1≤x≤3时,x²随x的增大而增大,所以1≤x²≤9。
“∀x∈{x | 1≤x≤3},a≤x²”为真命题,只需a不大于x²的最小值1,即a≤1;
“∃x∈{x | 1≤x≤3},a≤x²”为真命题,只需a不大于x²的最大值9,即a≤9。
18.【解】(1)命题p为真命题,即A⊆B(如图),
所以a≤1,且a+3≥3,解得0≤a≤1。所以实数a的取值范围是{a | 0≤a≤1}。
(2)命题q为真命题,即A∩B≠∅。因为a<a+3,所以B≠∅。
先求A∩B=∅时a的范围:a+3<1或a>3,即a<-2或a>3。
所以A∩B≠∅时,-2≤a≤3。即实数a的取值范围是{a | -2≤a≤3}。
19.【解】若p为真命题,则Δ=(-4)²-4×2m≤0,即16-8m≤0,解得m≥2。
若q为真命题,则存在1≤x≤2中的某个x使m≤x成立,只需m不大于x的最大值2,即m≤2。
①若p真q假,则m≥2且m>2,所以m>2;
②若p假q真,则m<2且m≤2,所以m<2。
综上,实数m的取值范围是{m | m<2或m>2}。
点评:当m=2时,p,q都是真命题,不符合“有且只有一个是真命题”的要求,这是本题容易出错的地方。
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