2018版高考数学(理)(苏教版,江苏专用)大一轮教师文档讲义:第一章1-2命题及其关系、充分条件与必要条件

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2018版高考数学(理)(苏教版,江苏专用)大一轮教师文档讲义:第一章1-2命题及其关系、充分条件与必要条件

‎1.四种命题及相互关系 ‎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)两个命题互为逆命题或互为否命题,它们的真假性没有关系.‎ ‎3.充分条件与必要条件 ‎(1)如果p⇒q,则p是q的充分条件,同时q是p的必要条件;‎ ‎(2)如果p⇒q,且q⇏p,则p是q的充分不必要条件;‎ ‎(3)如果p⇒q,且q⇒p,则p是q的充要条件;‎ ‎(4)如果q⇒p,且p⇏q,则p是q的必要不充分条件;‎ ‎(5)如果p⇏q,且q⇏p,则p是q的既不充分又不必要条件.‎ ‎【知识拓展】‎ 从集合角度理解充分条件与必要条件 若p以集合A的形式出现,q以集合B的形式出现,即A={x|p(x)},B={x|q(x)},则关于充分条件、必要条件又可以叙述为 ‎(1)若A⊆B,则p是q的充分条件;‎ ‎(2)若A⊇B,则p是q的必要条件;‎ ‎(3)若A=B,则p是q的充要条件;‎ ‎(4)若AB,则p是q的充分不必要条件;‎ ‎(5)若AB,则p是q的必要不充分条件;‎ ‎(6)若AB且A⊉B,则p是q的既不充分又不必要条件.‎ ‎【思考辨析】‎ 判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)‎ ‎(1)“x2+2x-3<0”是命题.( × )‎ ‎(2)命题“若p,则q”的否命题是“若p,则綈q”.( × )‎ ‎(3)若一个命题是真命题,则其逆否命题也是真命题.( √ )‎ ‎(4)当q是p的必要条件时,p是q的充分条件.( √ )‎ ‎(5)当p是q的充要条件时,也可说成q成立当且仅当p成立.( √ )‎ ‎(6)若p是q的充分不必要条件,则綈p是綈q的必要不充分条件.( √ )‎ ‎1.下列命题中为真命题的是________.(填序号)‎ ‎①命题“若x>y,则x>|y|”的逆命题;‎ ‎②命题“若x>1,则x2>1”的否命题;‎ ‎③命题“若x=1,则x2+x-2=0”的否命题;‎ ‎④命题“若x2>0,则x>1”的逆否命题.‎ 答案 ①‎ 解析 对于①,其逆命题是若x>|y|,则x>y,是真命题,这是因为x>|y|≥y,必有x>y.‎ ‎2.(教材改编)命题“若x2>y2,则x>y”的逆否命题是________________________.‎ 答案 若x≤y,则x2≤y2‎ 解析 根据原命题和其逆否命题的条件和结论的关系,得命题“若x2>y2,则x>y”的逆否命题是“若x≤y,则x2≤y2”.‎ ‎3.(教材改编)给出下列命题:‎ ‎①命题“若b2-4ac<0,则方程ax2+bx+c=0(a≠0)无实根”的否命题;‎ ‎②命题“如果△ABC中,AB=BC=CA,那么△ABC为等边三角形”的逆命题;‎ ‎③命题“若a>b>0,则>>0”的逆否命题;‎ ‎④命题“若m>1,则不等式mx2-2(m+1)x+(m-3)>0的解集为R”的逆命题.‎ 其中真命题的序号为________.‎ 答案 ①②③‎ 解析 ①命题“若b2-4ac<0,则方程ax2+bx+c=0(a≠0)无实根”的否命题为:“若b2-4ac≥0,则方程ax2+bx+c=0(a≠0)有实根”,根据一元二次方程根的判定知其为真命题.‎ ‎②命题“如果△ABC中,AB=BC=CA,那么△ABC为等边三角形”的逆命题为:“如果△ABC为等边三角形,那么AB=BC=CA”,由等边三角形的定义可知其为真命题.‎ ‎③原命题“若a>b>0,则>>0”为真命题,由原命题与其逆否命题有相同的真假性可知其逆否命题为真命题.‎ ‎④原命题的逆命题为:“若不等式mx2-2(m+1)x+(m-3)>0的解集为R,则m>1”,不妨取m=2验证,当m=2时,有2x2-6x-1>0,Δ=(-6)2-4×2×(-1)>0,其解集不为R,故为假命题.‎ ‎4.(2016·北京改编)设a,b是向量,则“|a|=|b|”是“|a+b|=|a-b|”的______________条件.‎ 答案 既不充分又不必要 解析 若|a|=|b|成立,则以a,b为邻边构成的四边形为菱形,a+b,a-b 表示该菱形的对角线,而菱形的对角线不一定相等,所以|a+b|=|a-b|不一定成立;反之,若|a+b|=|a-b|成立,则以a,b为邻边构成的四边形为矩形,而矩形的邻边不一定相等,所以|a|=|b|不一定成立,所以“|a|=|b|”是“|a+b|=|a-b|”的既不充分又不必要条件.‎ ‎5.在下列三个结论中,正确的是________.(写出所有正确结论的序号)‎ ‎①若A是B的必要不充分条件,则綈B也是綈A的必要不充分条件;‎ ‎②“”是“一元二次不等式ax2+bx+c≥0的解集为R”的充要条件;‎ ‎③“x≠1”是“x2≠1”的充分不必要条件.‎ 答案 ①②‎ 解析 易知①②正确.对于③,若x=-1,则x2=1,充分性不成立,故③错误.‎ 题型一 命题及其关系 例1 (2016·扬州模拟)下列命题:‎ ‎①“若a21,则ax2-2ax+a+3>0的解集为R”的逆否命题;‎ ‎④“若x(x≠0)为有理数,则x为无理数”的逆否命题.‎ 其中正确的命题是________.(填序号)‎ 答案 ③④‎ 解析 对于①,否命题为“若a2≥b2,则a≥b”,为假命题;对于②,逆命题为“面积相等的三角形是全等三角形”,为假命题;对于③,当a>1时,Δ=-12a<0,原命题正确,从而其逆否命题正确,故③正确;对于④,原命题正确,从而其逆否命题正确,故④正确.‎ 思维升华 (1)写一个命题的其他三种命题时,需注意:‎ ‎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.‎ ‎(2)判断一个命题为真命题,要给出推理证明;判断一个命题是假命题,只需举出反例.‎ ‎(3)根据“原命题与逆否命题同真同假,逆命题与否命题同真同假”这一性质,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.‎ ‎ (1)命题“若x>0,则x2>0”的否命题是__________.‎ ‎(2)(2016·徐州模拟)已知a,b,c∈R,命题“若a+b+c=3,则a2+b2+c2≥3”的否命题是______________________________.‎ 答案 (1)若x≤0,则x2≤0 (2)若a+b+c≠3,则a2+b2+c2<3‎ 解析 (2)由于一个命题的否命题既否定题设又否定结论,因此原命题的否命题为“若a+b+c≠3,则a2+b2+c2<3”.‎ 题型二 充分必要条件的判定 例2 (1)(2016·江苏南京学情调研)已知直线l,m,平面α,m⊂α,则“l⊥m”是“l⊥α”的____________条件.(填“充分不必要”“必要不充分”“充要”或“既不充分又不必要”)‎ ‎(2)(2016·泰州模拟)给出下列三个命题:‎ ‎①“a>b”是“3a>3b”的充分不必要条件;‎ ‎②“α>β”是“cos αb”是“3a>3b”的充要条件,故①错;由余弦函数的性质可知“α>β”是“cos α0或a<-1,则p是q的________条件.(用“充分不必要”“必要不充分”“充要”“既不充分又不必要”填写)‎ 答案 (1)充要 (2)必要不充分 解析 (1)f(x)=+a (x≠0)为奇函数,则f(-x)+f(x)=0,即+a++a=0,所以a=,此时f(1)=+=1,反之也成立,因此填“充要”.‎ ‎(2)关于x的不等式x2+2ax-a≤0有解,则4a2+4a≥0⇒a≤-1或a≥0,从而q⇒p,反之不成立,故p是q的必要不充分条件.‎ 题型三 充分必要条件的应用 例3 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,‎ ‎∴P={x|-2≤x≤10},‎ 由x∈P是x∈S的必要条件,知S⊆P.‎ 则 ‎∴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].‎ 引申探究 ‎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,‎ ‎∴方程组无解,‎ 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∈綈P是x∈綈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},‎ ‎∵綈P是綈S的必要不充分条件,‎ ‎∴P⇒S且S⇏P.‎ ‎∴[-2,10][1-m,1+m].‎ ‎∴或 ‎∴m≥9,即m的取值范围是[9,+∞).‎ 思维升华 充分条件、必要条件的应用,一般表现在参数问题的求解上.解题时需注意:‎ ‎(1)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)要注意区间端点值的检验.‎ ‎ (2016·盐城期中)设集合A={x|x2+2x-3<0},集合B={x||x+a|<1}.‎ ‎(1)若a=3,求A∪B;‎ ‎(2)设p:x∈A,q:x∈B,若p是q成立的必要不充分条件,求实数a的取值范围.‎ 解 (1)解不等式x2+2x-3<0,‎ 得-30;条件q:x>a,且綈q的一个充分不必要条件是綈p,则a的取值范围是________.‎ 思想方法指导 等价转化是将一些复杂的、生疏的问题转化成简单的、熟悉的问题,在解题中经常用到.本题可将题目中条件间的关系和集合间的关系相互转化.‎ 解析 (1)因为“p∧q是真命题”等价于“p,q都为真命题”,且“綈p是假命题”等价于“p是真命题”,所以“p∧q是真命题”是“綈p是假命题”的充分不必要条件.‎ ‎(2)由x2+2x-3>0,得x<-3或x>1,由綈q的一个充分不必要条件是綈p,可知綈p是綈q的充分不必要条件,等价于q是p的充分不必要条件.‎ 所以{x|x>a}{x|x<-3或x>1},所以a≥1.‎ 答案 (1)充分不必要 (2)[1,+∞)‎ ‎1.下列命题中的真命题为________.(填序号)‎ ‎①若=,则x=y;‎ ‎②若x2=1,则x=1;‎ ‎③若x=y,则=;‎ ‎④若xb,则2a>2b-1”的否命题为________________.‎ 答案 若a≤b,则2a≤2b-1‎ 解析 ∵“a>b”的否定是“a≤b”,“2a>2b-1”的否定是“2a≤2b-1”,∴原命题的否命题是“若a≤b,则2a≤2b-1”.‎ ‎3.(2016·南京模拟)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________.‎ 答案 1‎ 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.‎ ‎4.(2015·重庆改编)“x>1”是“ (x+2)<0”的____________条件.‎ 答案 充分不必要 解析 由x>1⇒x+2>3⇒(x+2)<0,(x+2)<0⇒x+2>1⇒x>-1,故“x>1”是“(x+2)<0”的充分不必要条件.‎ ‎5.(2016·山东改编)已知直线a,b分别在两个不同的平面α,β内,则“直线a和直线b相交”是“平面α和平面β相交”的______________条件.‎ 答案 充分不必要 解析 若直线a和直线b相交,则平面α和平面β相交;‎ 若平面α和平面β相交,那么直线a和直线b可能平行或异面或相交.‎ ‎6.已知集合A={x∈R|<2x<8},B={x∈R|-13,即m>2.‎ ‎7.设U为全集,A,B是集合,则“存在集合C使得A⊆C,B⊆∁UC”是“A∩B=∅”的________条件.‎ 答案 充要 解析 由Venn图易知充分性成立.反之,A∩B=∅时,由Venn图(如图)可知,存在A=C,同时满足A⊆C,B⊆∁UC.‎ 故“存在集合C使得A⊆C,B⊆∁UC”是“A∩B=∅”的充要条件.‎ ‎*8.(2015·湖北改编)设a1,a2,…,an∈R,n≥3.若p:a1,a2,…,an成等比数列;q:(a+a+…+a)(a+a+…+a)=(a1a2+a2a3+…+an-1an)2,则下列说法正确的是________.(填序号)‎ ‎①p是q的必要条件,但不是q的充分条件;‎ ‎②p是q的充分条件,但不是q的必要条件;‎ ‎③p是q的充分必要条件;‎ ‎④p既不是q的充分条件,也不是q的必要条件.‎ 答案 ②‎ 解析 若p成立,设a1,a2,…,an的公比为q,则(a+a+…+a)(a+a+…+a)=a(1+q2+…+q2n-4)·a(1+q2+…+q2n-4)=aa(1+q2+…+q2n-4)2,(a1a2+a2a3+…+an-1an)2=(a1a2)2(1+q2+…+q2n-4)2,故q成立,故p是q的充分条件.取a1=a2=…=an=0,则q成立,而p不成立,故p不是q的必要条件.‎ ‎9.(2016·无锡模拟)设a,b∈R,则“a>b”是“a|a|>b|b|”的__________条件.‎ 答案 充要 解析 设f(x)=x|x|,则f(x)= 所以f(x)是R上的增函数,‎ 所以“a>b”是“a|a|>b|b|”的充要条件.‎ ‎10.有三个命题:‎ ‎①“若x+y=0,则x,y互为相反数”的逆命题;‎ ‎②“若a>b,则a2>b2”的逆否命题;‎ ‎③“若x≤-3,则x2+x-6>0”的否命题.‎ 其中真命题的序号为____________.‎ 答案 ①‎ 解析 命题①为“若x,y互为相反数,则x+y=0”是真命题;因为命题“若a>b,则a2>b2”是假命题,故命题②是假命题;命题③为“若x>-3,则x2+x-6≤0”,因为x2+x-6≤0⇔-3≤x≤2,故命题③是假命题.综上知只有命题①是真命题.‎ ‎11.已知f(x)是定义在R上的偶函数,且以2为周期,则“f(x)为[0,1]上的增函数”是“f(x)为[3,4]上的减函数”的________条件.(填“充分不必要”“必要不充分”“充要”“既不充分又不必要”)‎ 答案 充要 解析 ∵x∈[0,1]时,f(x)是增函数,‎ 又∵y=f(x)是偶函数,‎ ‎∴当x∈[-1,0]时,f(x)是减函数.‎ 当x∈[3,4]时,x-4∈[-1,0],‎ ‎∵T=2,∴f(x)=f(x-4).‎ 故x∈[3,4]时,f(x)是减函数,充分性成立.‎ 反之,若x∈[3,4]时,f(x)是减函数,‎ 此时x-4∈[-1,0],‎ ‎∵T=2,∴f(x)=f(x-4),‎ 则当x∈[-1,0]时,f(x)是减函数.‎ ‎∵y=f(x)是偶函数,‎ ‎∴当x∈[0,1]时,f(x)是增函数,必要性也成立.‎ 故“f(x)为[0,1]上的增函数”是“f(x)为[3,4]上的减函数”的充要条件.‎ ‎12.若xm+1是x2-2x-3>0的必要不充分条件,则实数m的取值范围是________.‎ 答案 [0,2]‎ 解析 由已知易得{x|x2-2x-3>0}{x|xm+1},又{x|x2-2x-3>0}={x|x<-1或x>3},‎ ‎∴或∴0≤m≤2.‎ ‎13.若“数列an=n2-2λn(n∈N*)是递增数列”为假命题,则λ的取值范围是___________.‎ 答案 [,+∞)‎ 解析 若数列an=n2-2λn(n∈N*)是递增数列,则有an+1-an>0,即2n+1>2λ对任意的n∈N*都成立,于是可得3>2λ,即λ<.‎ 故所求λ的取值范围是[,+∞).‎ ‎*14.下列四个结论中:‎ ‎①“λ=0”是“λa=0”的充分不必要条件;‎ ‎②在△ABC中,“AB2+AC2=BC2”是“△ABC为直角三角形”的充要条件;‎ ‎③若a,b∈R,则“a2+b2≠0”是“a,b全不为零”的充要条件;‎ ‎④若a,b∈R,则“a2+b2≠0”是“a,b不全为零”的充要条件.‎ 正确的是________.‎ 答案 ①④‎ 解析 由λ=0可以推出λa=0,但是由λa=0不一定推出λ=0成立,所以①正确;‎ 由AB2+AC2=BC2可以推出△ABC是直角三角形,但是由△ABC是直角三角形不能确定哪个角是直角,所以②不正确;‎ 由a2+b2≠0可以推出a,b不全为零,‎ 反之,由a,b不全为零可以推出a2+b2≠0,‎ 所以“a2+b2≠0”是“a,b不全为零”的充要条件,而不是“a,b全不为零”的充要条件,所以③不正确,④正确.‎ ‎15.已知数列{an}的前n项和为Sn=pn+q(p≠0,且p≠1).求证:数列{an}为等比数列的充要条件为q=-1.‎ 证明 充分性:当q=-1时,a1=p-1;‎ 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=pn-1(p-1),‎ 当n=1时也成立.‎ ‎∴an=pn-1(p-1),n∈N*.‎ 又==p,‎ ‎∴数列{an}为等比数列.‎ 必要性:当n=1时,a1=S1=p+q;‎ 当n≥2时,an=Sn-Sn-1=pn-1(p-1).‎ ‎∵p≠0,且p≠1,{an}为等比数列,‎ ‎∴==p.‎ ‎∴=p,即p-1=p+q,∴q=-1.‎ 综上所述,q=-1是数列{an}为等比数列的充要条件.‎
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