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- 2021-06-19 发布
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1.2.1 充分条件与必要条件
1.2.2 充要条件
学习目标:1.结合具体实例,理解充分条件、必要条件、充要条件的意义.(重点、难点)2.会求(判断)某些问题成立的充分条件、必要条件、充要条件.(重点)3.能够利用命题之间的关系判定充要关系或进行充要条件的证明.(难点)
[自 主 预 习·探 新 知]
1.充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”是真命题
“若p,则q”是假命题
推出关系
p⇒q
pq
条件关系
p是q的充分条件
q是p的必要条件
p不是q的充分条件
q不是p的必要条件
思考1:(1)p是q的充分条件与q是p的必要条件所表示的推出关系是否相同?
(2)以下五种表述形式:①p⇒q;②p是q的充分条件;③q的充分条件是p;④q是p的必要条件;⑤p的必要条件是q.这五种表述形式等价吗?
[提示] (1)相同,都是p⇒q (2)等价
2.充要条件
(1)一般地,如果既有p⇒q,又有q⇒p,就记作p⇔q.此时,我们说,p是q的充分必要条件,简称充要条件.
概括地说,如果p⇔q,那么p与q互为充要条件.
(2)若p⇒q,但qp,则称p是q的充分不必要条件.
(3)若q⇒p,但pq,则称p是q的必要不充分条件.
(4)若pq,且qp,则称p是q的既不充分也不必要条件.
思考2:(1)若p是q的充要条件,则命题p和q是两个相互等价的命题,这种说法对吗?
(2)“p是q的充要条件”与“p的充要条件是q”的区别在哪里?
[提示] (1)正确.若p是q的充要条件,则p⇔q,即p等价于q.
(2)①p是q的充要条件说明p是条件,q是结论.
②p的充要条件是q说明q是条件,p是结论.
[基础自测]
1.思考辨析
(1)q是p的必要条件时,p是q的充分条件.( )
(2)q不是p的必要条件时,“pq”成立.( )
(3)若q是p的必要条件,则q成立,p也成立.( )
8
[答案] (1)√ (2)√ (3)×
2.“x>2”是“x2-3x+2>0”成立的( )
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
A [由x2-3x+2>0得x>2或x<1,故选A.]
3.下列各题中,p是q的充要条件的是________(填序号).
(1)p:b=0,q:函数f(x)=ax2+bx+c是偶函数;
(2)p:x>0,y>0,q:xy>0;
(3)p:a>b,q:a+c>b+C.
【导学号:46342015】
(1)(3) [在(1)(3)中,p⇔q,所以(1)(3)中p是q的充要条件,在(2)中,q⇒p,所以(2)中p不是q的充要条件.]
[合 作 探 究·攻 重 难]
充分条件、必要条件、充要条件的判断
指出下列各题中,p是q的什么条件(在“充分不必要条件”“必要不充分条件”“充分必要条件”“既不充分也不必要条件”中选出一种作答).
(1)在△ABC中,p:∠A>∠B,q:BC>AC;
(2)对于实数x,y,p:x+y≠8,q:x≠2或y≠6;
(3)p:(a-2)(a-3)=0,q:a=3;
(4)p:a<b,q:<1.
[思路探究] 判断p⇒q与q⇒p是否成立,当p、q是否定形式,可判断﹁q是﹁p的什么条件.
[解] (1)在△ABC中,显然有∠A>∠B⇔BC>AC,所以p是q的充分必要条件.
(2)因为x=2且y=6⇒x+y=8,即﹁q⇒﹁p,但﹁p⇒﹁q,所以p是q的充分不必要条件.
(3)由(a-2)(a-3)=0可以推出a=2或a=3,不一定有a=3;由a=3可以得出(a-2)(a-3)=0.因此,p是q的必要不充分条件.
(4)由于a<b,当b<0时,>1;
当b>0时,<1,故若a<b,不一定有<1;
8
当a>0,b>0,<1时,可以推出a<b;
当a<0,b<0,<1时,可以推出a>b.
因此p是q的既不充分也不必要条件.
[规律方法] 充分条件与必要条件的判断方法
(1)定义法
(2)等价法:将命题转化为另一个等价的又便于判断真假的命题.
(3)逆否法:这是等价法的一种特殊情况.
若﹁p⇒﹁q,则p是q的必要条件,q是p的充分条件;
若﹁p⇒﹁q,且﹁q ﹁p,则p是q的必要不充分条件;
若﹁p⇔﹁q,则p与q互为充要条件;
若﹁p ﹁q,且﹁q ﹁p,则p是q的既不充分也不必要条件.
[跟踪训练]
1.(1)设a,b是实数,则“a>b”是“a2>b2”的( )
【导学号:46342016】
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
D [令a=1,b=-1,满足a>b,但不满足a2>b2,即“a>b”不能推出“a2>b2”;再令a=-1,b=0,满足a2>b2,但不满足a>b,即“a2>b2”不能推出“a>b”,所以“a>b”是“a2>b2”的既不充分也不必要条件.]
(2)对于二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),下列结论正确的是( )
①Δ=b2-4ac≥0是函数f(x)有零点的充要条件;
②Δ=b2-4ac=0是函数f(x)有零点的充分条件;
③Δ=b2-4ac>0是函数f(x)有零点的必要条件;
④Δ=b2-4ac<0是函数f(x)没有零点的充要条件.
A.①④ B.①②③
8
C.①②③④ D.①②④
D [①Δ=b2-4ac≥0⇔方程ax2+bx+c=0(a≠0)有实根⇔f(x)=ax2+bx+c(a≠0)有零点,故①正确.
②若Δ=b2-4ac=0,则方程ax2+bx+c=0(a≠0)有实根,因此函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)有零点,故②正确.
③函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)有零点时,方程ax2+bx+c=0(a≠0)有实根,未必有Δ=b2-4ac>0,也可能有Δ=0,故③错误.
④Δ=b2-4ac<0⇔方程ax2+bx+c=0(a≠0)无实根⇔函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)无零点,故④正确.]
充要条件的探求与证明
(1)“x2-4x<0”的一个充分不必要条件为( )
A.00 D.x<4
(2)已知x,y都是非零实数,且x>y,求证:<的充要条件是xy>0.
[思路探究] (1)先解不等式x2-4x<0得到充要条件,则充分不必要条件应是不等式x2-4x<0的解集的子集.
(2)充要条件的证明可用其定义,即条件⇒结论且结论⇒条件.如果每一步的推出都是等价的(⇔),也可以把两个方面的证明合并在一起,用“⇔”写出证明.
[解析] (1)由x2-4x<0得00及x>y,得>,即<.
必要性:由<,得-<0,即<0.
因为x>y,所以y-x<0,所以xy>0.
所以<的充要条件是xy>0.
法二:<⇔-<0⇔<0.
由条件x>y⇔y-x<0,故由<0⇔xy>0.
所以<⇔xy>0,
8
即<的充要条件是xy>0.
[规律方法] 1.探求充要条件一般有两种方法:
(1)探求A成立的充要条件时,先将A视为条件,并由A推导结论(设为B),再证明B是A的充分条件,这样就能说明A成立的充要条件是B,即从充分性和必要性两方面说明.
(2)将原命题进行等价变形或转换,直至获得其成立的充要条件,探求的过程同时也是证明的过程,因为探求过程每一步都是等价的,所以不需要将充分性和必要性分开来说明.
2.充要条件的证明
(1)证明p是q的充要条件,既要证明命题“p⇒q”为真,又要证明“q⇒p”为真,前者证明的是充分性,后者证明的是必要性.
(2)证明充要条件,即说明原命题和逆命题都成立,要注意“p是q的充要条件”与“p的充要条件是q”这两种说法的差异,分清哪个是条件,哪个是结论.
[跟踪训练]
2.(1)不等式x(x-2)<0成立的一个必要不充分条件是( )
【导学号:46342017】
A.x∈(0,2) B.x∈[-1,+∞)
C.x∈(0,1) D.x∈(1,3)
B [由x(x-2)<0得00),且p是q的充分不必要条件,则实数m的取值范围为________.
[思路探究] →→
[解析] 由x2-8x-20≤0,得-2≤x≤10,由x2-2x+1-m2≤0(m>0),得1-m≤x≤1+m(m>0).
因为p是q的充分不必要条件,所以p⇒q且qp.
即{x|-2≤x≤10}是{x|1-m≤x≤1+m,m>0}的真子集,
所以或解得m≥9.
所以实数m的取值范围为{m|m≥9}.
[答案] {m|m≥9}(或[9,+∞))
母题探究:1.本例中“p是q的充分不必要条件”改为“p是q的必要不充分条件”,其他条件不变,试求m的取值范围.
[解] 由x2-8x-20≤0得-2≤x≤10,由x2-2x+1-m2≤0(m>0)得1-m≤x≤1+m(m>0)
因为p是q的必要不充分条件,所以q⇒p,且pq.
则{x|1-m≤x≤1+m,m>0}{x|-2≤x≤10}
所以,解得00,所以x1,x2同号.
又x1+x2=-m≤-2<0,所以x1,x2同为负数.
8
即x2+mx+1=0有两个负实根的充分条件是m≥2.
(2)必要性:因为x2+mx+1=0有两个负实根,设其为x1,x2,且x1x2=1,
所以即
所以m≥2,即x2+mx+1=0有两个负实根的必要条件是m≥2.
综上可知,m≥2是x2+mx+1=0有两个负实根的充分必要条件.
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