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- 2021-06-16 发布
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第2讲 命题及其关系、充分条件与必要条件
1.命题
用语言、符号或式子表达的,可以判断真假的陈述句叫做命题.其中判断为真的语句叫做真命题,判断为假的语句叫做假命题.
2.四种命题及其关系
(1)四种命题间的相互关系
(2)四种命题的真假关系
①两个命题互为逆否命题,它们有相同的真假性;
②两个命题为互逆命题或互否命题,它们的真假性没有关系.
3.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
pq且qp
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)“x2+2x-3<0”是命题.( )
(2)命题“若p,则q”的否命题是“若p,则﹁q”.( )
(3)若原命题为真,则这个命题的否命题、逆命题、逆否命题中至少有一个为真.( )
(4)当q是p的必要条件时,p是q的充分条件.( )
(5)q不是p的必要条件时,“pq”成立.( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
下列命题为真命题的是( )
A.若=,则x=y B.若x2=1,则x=1
C.若x=y,则= D.若x<y,则x2<y2
答案:A
命题“若a>b,则a+c>b+c”的否命题是( )
A.若a≤b,则a+c≤b+c B.若a+c≤b+c,则a≤b
C.若a+c>b+c,则a>b D.若a>b,则a+c≤b+c
解析:选A.命题的否命题是将原命题的条件和结论均否定,所以题中命题的否命题为“若a≤b,则a+c≤b+c”,故选A.
(教材习题改编)“x>4”是“x2-2x-3>0”的( )
A.充要条件 B.充分而不必要条件
C.必要而不充分条件 D.既不充分也不必要条件
解析:选B.因为x2-2x-3>0,所以该不等式的解集为{x|x<-1或x>3},
所以x>4⇒x2-2x-3>0.
但x2-2x-3>0x>4,
所以“x>4”是“x2-2x-3>0”的充分而不必要条件.
(教材习题改编)命题:若m>0,则方程x2+x-m=0有实数根的逆否命题是________.
答案:若方程x2+x-m=0无实数根,则m≤0
(教材习题改编)命题p:x2=3x+4,命题q:x=,则p是q的________条件.
解析:当x2=3x+4时,x=-1或4,当x=-1时,x=不成立,即p/⇒q.
当x=时,x≥0,3x+4≥0,则x2=3x+4,即q⇒p,
所以p是q的必要不充分条件.
答案:必要不充分
四种命题的相互关系及真假判断
[典例引领]
(1)命题“若a2+b2=0,则a=0且b=0”的逆否命题是 ( )
A.若a2+b2≠0,则a≠0且b≠0
B.若a2+b2≠0,则a≠0或b≠0
C.若a=0且b=0,则a2+b2≠0
D.若a≠0或b≠0,则a2+b2≠0
(2)有下列四个命题:
①“若xy=1,则x,y互为倒数”的逆命题;
②“面积相等的三角形全等”的否命题;
③“若m≤1,则x2-2x+m=0有实数解”的逆否命题;
④“若A∩B=B,则A⊆B”的逆否命题.
其中真命题为________(填写所有真命题的序号).
【解析】 (1)“若a2+b2=0,则a=0且b=0”的逆否命题是“若a≠0或b≠0,则a2+b2≠0”,故选D.
(2)①“若xy=1,则x,y互为倒数”的逆命题是“若x,y互为倒数,则xy=1”,显然是真命题,故①正确;②“面积相等的三角形全等”的否命题是“面积不相等的三角形不全等”,显然是真命题,故②正确;③若x2-2x+m=0有实数解,则Δ=4-4m≥0,解得m≤1,所以“若m≤1,则x2-2x+m=0有实数解”是真命题,故其逆否命题是真命题,故③正确;④若A∩B=B,则B⊆A,故原命题错误,所以其逆否命题错误,故④错误.
【答案】 (1)D (2)①②③
(1)写一个命题的其他三种命题时需关注2点
①对于不是“若p,则q”形式的命题,需先改写.
②若命题有大前提,写其他三种命题时需保留大前提.
[注意] 四种命题的关系具有相对性,一旦一个命题定为原命题,相应的也就有了它的“逆命题”“否命题”“逆否命题”.
(2)判断命题真假的2种方法
①直接判断:判断一个命题为真命题,要给出严格的推理证明;说明一个命题是假命题,只需举出一个反例即可.
②间接判断:当一个命题直接判断不易进行时,可转化为判断其等价命题的真假.
[通关练习]
1.已知命题p:若a<1,则a2<1,下列说法正确的是( )
A.命题p是真命题
B.命题p的逆命题是真命题
C.命题p的否命题是若a<1,则a2≥1
D.命题p的逆否命题是若a2≥1,则a<1
解析:选B.已知命题p:若a<1,则a2<1,如a=-2,则(-2)2>1,命题p为假命题,所以A不正确;
命题p的逆命题是若a2<1,则a<1,为真命题,所以B正确;
命题p的否命题是若a≥1,则a2≥1,所以C不正确;
命题p的逆否命题是若a2≥1,则a≥1,所以D不正确.故选B.
2.下列命题:
①“若a≤b,则a<b”的否命题;
②“若a=1,则ax2-x+3≥0的解集为R”的逆否命题;
③“周长相同的圆面积相等”的逆命题;
④“若x为有理数,则x为无理数”的逆否命题.
其中真命题的序号为( )
A.②④ B.①②③
C.②③④ D.①③④
解析:选B.对于①,逆命题为真,故否命题为真;
对于②,原命题为真,故逆否命题为真;
对于③,“面积相等的圆周长相同”为真;
对于④,“若x为有理数,则x为0或无理数”,故原命题为假,逆否命题为假.故选B.
充分条件、必要条件的判断
[典例引领]
(1)(2017·高考北京卷)设m,n为非零向量,则“存在负数λ,使得m=λn”是“m·n<0”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
(2)(2017·高考天津卷)设x∈R,则“2-x≥0”是“|x-1|≤1”的( )
A.充分而不必要条件 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】 (1)由存在负数λ,使得m=λn,可得m、n共线且反向,夹角为180°,则m·n=-|m||n|<0,故充分性成立.由m·n<0,可得m,n的夹角为钝角或180°,故必要性不成立.故选A.
(2)由2-x≥0,得x≤2;由|x-1|≤1,得-1≤x-1≤1,即0≤x≤2,因为[0,2](-∞,2],所以“2-x≥0”是“|x-1|≤1”的必要而不充分条件,故选B.
【答案】 (1)A (2)B
(1)判断充要条件的3种常用方法
①定义法:直接判断若p则q、若q则p的真假.
②等价法:利用A⇒B与﹁B⇒﹁A,B⇒A与﹁A⇒﹁B,A⇔B与﹁B⇔﹁A的等价关系,对于条件或结论是否定式的命题,一般运用等价法.
③利用集合间的包含关系判断:若A⊆B,则A是B的充分条件或B是A的必要条件;若A=B,则A是B的充要条件.
(2)判断充要条件需注意3点
①要分清条件与结论分别是什么;
②要从充分性、必要性两个方面进行判断;
③直接判断比较困难时,可举出反例说明.
[通关练习]
1.设p:实数x,y满足x>1且y>1,q:实数x,y满足x+y>2,则p是q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:选A.当x>1,y>1时,x+y>2一定成立,即p⇒q,当x+y>2时,可以x=-1,y=4,即qp,故p是q的充分不必要条件.
2.设平面α与平面β相交于直线m,直线a在平面α内,直线b在平面β内,且b⊥m,则“a⊥b”是“α⊥β”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:选B.先证“α⊥β⇒a⊥b”,因为α⊥β,α∩β=m,b⊂β,b⊥m,所以b⊥α,又a⊂α,所以b⊥a;再举反例证明“a⊥bα⊥β”,当a∥m时,由b⊥m,知a⊥b,此时二面角αmβ可以为(0,π]上的任意角,即α不一定垂直于β.故选B.
3.下列命题中真命题的个数是( )
①“x=2”是“x2-4x+4=0”的充要条件;
②“α=β”是“sin α=sin β”的充分条件;
③“a>b”既不是“a2>b2”的充分条件也不是必要条件.
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:选D.①真,②真,③真.故选D.
充分条件、必要条件的应用
[典例引领]
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,求m的取值范围.
【解】 由x2-8x-20≤0,得-2≤x≤10,
所以P={x|-2≤x≤10},
由x∈P是x∈S的必要条件,知S⊆P.
则所以0≤m≤3.
所以当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].
1.若本例条件不变,问是否存在实数m,使x∈P是x∈S的充要条件.
解:若x∈P是x∈S的充要条件,则P=S,
所以所以
即不存在实数m,使x∈P是x∈S的充要条件.
2.本例条件不变,若x∈﹁P是x∈﹁S的必要不充分条件,求实数m的取值范围.
解:由例题知P={x|-2≤x≤10},
因为x∈﹁P是x∈﹁S的必要不充分条件,
所以P⇒S且SP.
所以[-2,10][1-m,1+m].
所以或
所以m≥9,即m的取值范围是[9,+∞).
利用充要条件求参数应关注2点
(1)巧用转化求参数: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(或不等式组)求解.
(2)端点取值慎取舍:在求参数范围时,要注意边界或区间端点值的检验,从而确定取舍.
[注意] 含有参数的问题,要注意分类讨论.
[通关练习]
若“x2-x-6>0”是“x>a”的必要不充分条件,则a的最小值为________.
解析:由x2-x-6>0,解得x<-2或x>3.
因为“x2-x-6>0”是“x>a”的必要不充分条件,
所以{x|x>a}是{x|x<-2或x>3}的真子集,
即a≥3,故a的最小值为3.
答案:3
四种命题的书写及相互关系
(1)由原命题写出其他三种命题,关键要分清原命题的条件和结论,将条件与结论互换即得逆命题,将条件与结论同时否定即得否命题,将条件与结论互换的同时进行否定即得逆否命题.
(2)四种命题中的等价关系:原命题与逆否命题是等价命题,它们具有相同的真假性;否命题与逆命题也是等价命题,它们也具有相同的真假性.
充分条件、必要条件与集合的关系
p成立的对象构成的集合为A,q成立的对象构成的集合为B
p是q的充分条件
A⊆B
p是q的必要条件
B⊆A
p是q的充分不必要条件
AB
p是q的必要不充分条件
BA
p是q的充要条件
A=B
注意3个易错点
(1)当一个命题有大前提而要写出其他三种命题时,必须保留大前提.
(2)否命题是既否定条件,又否定结论,而命题的否定是只否定命题的结论.
(3)注意区别A是B的充分不必要条件(A⇒B且B A),与A的充分不必要条件是B(B⇒A且AB)两者的不同.
1.已知x∈R,命题“若x2>0,则x>0”的逆命题、否命题和逆否命题中,正确命题的个数是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:选C.命题“若x2>0,则x>0”的逆命题是“若x>0,则x2>0”,是真命题;
否命题是“若x2≤0,则x≤0”,是真命题;
逆否命题是“若x≤0,则x2≤0”,是假命题.
综上,以上3个命题中真命题的个数是2.故选C.
2.已知命题p:“正数a的平方不等于0”,命题q:“若a不是正数,则它的平方等于0”,则q是p的( )
A.逆命题 B.否命题
C.逆否命题 D.否定
解析:选B.命题p:“正数a的平方不等于0”可写成“若a是正数,则它的平方不等于0”,从而q是p的否命题.
3.(2018·陕西质量检测(一))设a,b∈R,则“(a-b)a2<0”是“a<b”的( )
A.充分不必要条件 B.充要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
解析:选A.由(a-b)a2<0可知a2≠0,则一定有a-b<0,即a<b;但是a<b即a-b<0时,有可能a=0,所以(a-b)a2<0不一定成立,故“(a-b)a2<0”是“a<b”的充分不必要条件,选A.
4.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,则“sin A>sin B”是“a>b”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:选C.设△ABC外接圆的半径为R,若sin A>sin B,则2Rsin A>2Rsin B,即a>b;若a>b,则>,即sin A>sin B,所以在△ABC中,“sin A>sin B”是“a>b”的充要条件,故选C.
5.有下列命题:
①“若x+y>0,则x>0且y>0”的否命题;
②“矩形的对角线相等”的否命题;
③“若m≥1,则mx2-2(m+1)x+m+3>0的解集是R”的逆命题;
④“若a+7是无理数,则a是无理数”的逆否命题.
其中正确的是( )
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①④
解析:选C.①的逆命题为“若x>0且y>0,则x+y>0”为真,故否命题为真;
②的否命题为“不是矩形的图形对角线不相等”,为假命题;
③的逆命题为“若mx2-2(m+1)x+m+3>0的解集为R,则m≥1”.
因为当m=0时,解集不是R,
所以应有即m>1.所以③是真命题;
④原命题为真,逆否命题也为真.
6.(2018·石家庄模拟)“log2(2x-3)<1”是“4x>8”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:选A.由log2(2x-3)<1⇒0<2x-3<2⇒<x<,4x>8⇒2x>3⇒x>,所以“log2(2x-3)<1”是“4x>8”的充分不必要条件,故选A.
7.已知直线l,m,其中只有m在平面α内,则“l∥α”是“l∥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:选B.当l∥α时,直线l与平面α内的直线m平行、异面都有可能,所以l∥m不一定成立;当l∥m时,根据直线与平面平行的判定定理知直线l∥α,即“l∥α”是“l∥m”的必要不充分条件,故选B.
8.命题“对任意x∈[1,2),x2-a≤0”为真命题的一个充分不必要条件可以是( )
A.a≥4 B.a>4
C.a≥1 D.a>1
解析:选B.要使“对任意x∈[1,2),x2-a≤0”为真命题,只需要a≥4,所以a>4是命题为真的充分不必要条件.
9.(2017·高考浙江卷)已知等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn,则“d>0”是“S4 + S6>2S5”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:选C.因为{an}为等差数列,所以S4+S6=4a1+6d+6a1+15d=10a1+21d,2S5=10a1+20d,S4+S6-2S5=d,所以d>0⇔S4+S6>2S5,故选C.
10.(2018·惠州第三次调研)设函数y=f(x),x∈R,“y=|f(x)|是偶函数”是“y=f(x)的图象关于原点对称”的( )
A.充分不必要条件 B.充要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
解析:选C.设f(x)=x2,y=|f(x)|是偶函数,但是不能推出y=f(x)的图象关于原点对称.反之,若y=f(x)的图象关于原点对称,则y=f(x)是奇函数,这时y=|f(x)|是偶函数,故选C.
11.(2018·贵阳检测)设向量a=(1,x-1),b=(x+1,3),则“x=2”是“a∥b”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:选A.依题意,注意到a∥b的充要条件是1×3=(x-1)(x+1),即x=±2.因此,由x=2可得a∥b,“x=2”是“a∥b”的充分条件;由a∥b不能得到x=2,“x=2”不是“a∥b”的必要条件,故“x=2”是“a∥b”的充分不必要条件,选A.
12.(2018·郑州第一次质量预测)已知命题p:>,命题q:∀x∈R,ax2+ax+1>0,则p
成立是q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:选A.命题p等价于0<a<4.命题q,对∀x∈R,ax2+ax+1>0,必有或,则0≤a<4,所以命题p成立是命题q成立的充分不必要条件,故选A.
13.下列命题中为真命题的是________.
①命题“若x>1,则x2>1”的否命题;
②命题“若x>y,则x>|y|”的逆命题;
③命题“若x=1,则x2+x-2=0”的否命题;
④命题“若x2>1,则x>1”的逆否命题.
解析:对于①,命题“若x>1,则x2>1”的否命题为“若x≤1,则x2≤1”,易知当x=-2时,x2=4>1,故①为假命题;对于②,命题“若x>y,则x>|y|”的逆命题为“若x>|y|,则x>y”,分析可知②为真命题;对于③,命题“若x=1,则x2+x-2=0”的否命题为“若x≠1,则x2+x-2≠0”,易知当x=-2时,x2+x-2=0,故③为假命题;对于④,命题“若x2>1,则x>1”的逆否命题为“若x≤1,则x2≤1”,易知当x=-2时,x2=4>1,故④为假命题.
答案:②
14.给出命题:若函数y=f(x)是幂函数,则函数y=f(x)的图象不过第四象限.在它的逆命题、否命题、逆否命题3个命题中,真命题的个数是________.
解析:原命题是真命题,故它的逆否命题是真命题;它的逆命题为“若函数y=f(x)的图象不过第四象限,则函数y=f(x)是幂函数”,显然逆命题为假命题,故原命题的否命题也为假命题.因此在它的逆命题、否命题、逆否命题3个命题中真命题只有1个.
答案:1
15.若命题“ax2-2ax-3>0不成立”是真命题,则实数a的取值范围是________.
解析:由题意知ax2-2ax-3≤0恒成立,当a=0时,-3≤0成立;当a≠0时,得解得-3≤a<0,故-3≤a≤0.
答案:[-3,0]
16.(2018·长沙模拟)给出下列命题:
①已知集合A={1,a},B={1,2,3},则“a=3”是“A⊆B”的充分不必要条件;
②“x<0”是“ln(x+1)<0”的必要不充分条件;
③“函数f(x)=cos2ax-sin2ax的最小正周期为π”是“a=1”的充要条件;
④“平面向量a与b的夹角是钝角”的充要条件是“a·b<0”.
其中正确命题的序号是________.(把所有正确命题的序号都写上)
解析:①因为“a=3”可以推出“A⊆B”,但“A⊆B”不能推出“a=3”,所以“a=3”是“A⊆B”的充分不必要条件,故①正确;②“x<0”不能推出“ln(x+1)<0”,但“ln(x+1)<0”可以推出“x<0”,所以“x<0”是“ln(x+1)<0”的必要不充分条件,故②正确;③f(x)=cos2ax-sin2ax=cos 2ax,若其最小正周期为π,则=π⇒a=±1,因此“函数f(x)=cos2ax-sin2ax的最小正周期为π”是“a=1”的必要不充分条件,故③错误;④“平面向量a与b的夹角是钝角”可以推出“a·b<0”,但由“a·b<0”,得“平面向量a与b的夹角是钝角或平角”,所以“a·b<0”是“平面向量a与b的夹角是钝角”的必要不充分条件,故④错误.正确命题的序号是①②.
答案:①②
1.(2017·高考天津卷)设θ∈R,则“<”是“sin θ<”的( )
A.充分而不必要条件 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:选A.因为<⇔-<θ-<⇔0<θ<,
sin θ<⇔θ∈,k∈Z,,k∈Z,
所以“<”是“sin θ<”的充分而不必要条件.
2.下列选项中,p是q的必要不充分条件的是( )
A.p:x=1,q:x2=x
B.p:|a|>|b|,q:a2>b2
C.p:x>a2+b2,q:x>2ab
D.p:a+c>b+d,q:a>b且c>d
解析:选D.A中,x=1⇒x2=x,x2=x⇒x=0或x=1 x=1,故p是q的充分不必要条件;B中,因为|a|>|b|,根据不等式的性质可得a2>b2,反之也成立,故p是q的充要条件;C中,因为a2+b2≥2ab,由x>a2+b2,得x>2ab,反之不成立,故p是q的充分不必要条件;D中,取a=-1,b=1,c=0,d=-3,满足a+c>b+d,但是ad,反之,由同向不等式可加性得a>b,c>d⇒a+c>b+d,故p是q的必要不充分条件.综上所述,故选D.
3.已知p:x≥k,q:(x+1)(2-x)<0,如果p是q的充分不必要条件,则实数k的取值范围是( )
A.[2,+∞) B.(2,+∞)
C.[1,+∞) D.(-∞,-1]
解析:选B.由q:(x+1)(2-x)<0,得x<-1或x>2,又p是q的充分不必要条件,所以k>2,即实数k的取值范围是(2,+∞),故选B.
4.已知集合A=,B={x|-13,即m>2.
答案:m>2
5.已知集合A=,B={x|x+m2≥1}.若“x∈A”是“x∈B”的充分条件,求实数m的取值范围.
解:y=x2-x+1=+,
因为x∈,所以≤y≤2,
所以A=.
由x+m2≥1,得x≥1-m2,
所以B={x|x≥1-m2}.
因为“x∈A”是“x∈B”的充分条件,
所以A⊆B,所以1-m2≤,
解得m≥或m≤-,
故实数m的取值范围是∪.
6.已知两个关于x的一元二次方程mx2-4x+4=0和x2-4mx+4m2-4m-5=0,求两方程的根都是整数的充要条件.
解:因为mx2-4x+4=0是一元二次方程,所以m≠0.
又另一方程为x2-4mx+4m2-4m-5=0,且两方程都要有实根,
所以
解得m∈.
因为两方程的根都是整数,
故其根的和与积也为整数,
所以
所以m为4的约数.
又因为m∈,
所以m=-1或1.
当m=-1时,第一个方程x2+4x-4=0的根为非整数;
而当m=1时,两方程的根均为整数,
所以两方程的根均为整数的充要条件是m=1.