高中数学 第一章 常用逻辑用语 教材点拨充分条件与必要条件素材 北师大版选修11.doc

充分条件与必要条件教材点拨一、充分条件图1-1bac命题的条件和结论是构成命题的两个部分，并且条件和结论可以互相转化。当一个命题为假命题时，可以说条件不能推出结论；而当命题为真命题时，可以说由此条件能推出结论。所以一个命题从条件和结论的角度看，条件与结论有着一定的关系，即：由条件能否推出结论？如果由命题的条件能推出结论，那么命题就是真命题，此时条件就叫结论的充分条件。物理模型的直观解释：如图1-2-1 电路图，当开关a闭合时，灯泡b亮，而当灯泡b亮时，开关a却不一定是闭合的；即要使灯泡b亮，只要开关a闭合着一个条件就够了，我们就称“开关a闭合”是“灯泡b亮”的充分条件。一般地，“若，则”是一个真命题，是指由通过推理可以得出，即由可推出，记作，那么，就称条件是结论的充分条件（sufficient condition）。“若，则”是一个真命题，是指由通过推理可以得出，即由可推出，记作，那么，就称是的充分条件（sufficient condition）。例如：，那么，“”是“”成立的充分条件；，那么，“”是“”成立的充分条件；三边对应相等的两个三角形全等：“三边对应相等”是“两个三角形全等”的充分条件；“”是函数为幂函数的充分条件；警示：充分条件就是某一个结论成立应该具备的条件，当命题具备此条件时，就可以得出此结论，或者要是此结论成立，只要具备此条件就够了，而当命题不具备此条件时，结论也有可能成立。例如，当时，成立，但是，当时，也可以成立，即时，也成立，所以，是成立的充分条件，也是成立的充分条件。【例】仿照示例改写下列命题，并判断条件是否为充分条件：示例：若，则，可以改写成：；是充分条件；（1）个位数字是0的自然数能被5整除；（2）对角线相等的四边形是矩形；（3）与同一平面所成的角相等的两条直线平行；（4）若定义域为的函数为奇函数，则解：（1）个位数字是0的自然数这个自然数能被5整除；是充分条件；（2）四边形的对角线相等这个四边形是矩形；不是充分条件；（3）两条直线与同一平面所成的角相等这两条直线平行；不是充分条件；（4）定义域为的函数为奇函数；是充分条件。点拨:本例还是练习命题的条件和结论，同时判断此命题的真假，由命题的真假可以判断条件是否为充分条件，当命题为真时，条件是充分条件；当命题为假时，条件不是充分条件。针对性练习：下列各题中，哪些是的充分条件：（1）：且，：；（2）：，：；（3）：，：；（4）：直线平面，：。解：（1）是的充分条件；（2）是的充分条件；（3）不是的充分条件；（4）不是的充分条件；点拨：可以用两种方法判断：（一）判断命题的真假，如（4）是命题如果一条直线与一个平面平行，那么这条直线与这个平面内的任意一条直线都平行，是假命题；（二）由：（1）因为且所以，即；（2）由得：代入得：=右边；bac图1-2（3）观察，式子的正负是由和两个式子的符号确定的，不能由一个式子的符号确定。二、必要条件如图1-2 电路图，当开关a闭合时，灯泡b不一定亮，但是当开关a不闭合时，灯泡b一定不亮；当灯泡b亮时，可以知道开关a一定是闭合的；所以要使灯泡b亮，开关a必须是闭合的，我们称开关a闭合是灯泡b亮的必要条件。一般地，“若，则”是一个真命题，是指由通过推理可以得出，即由可推出，记作“”那么，结论是条件的必要条件（necessary condition）。“若，则”是一个真命题，是指由通过推理可以得出，即由可推出，记作“”，那么，就称是的必要条件（necessary condition）。 警示：由必要条件的定义可以看出，必要条件与充分条件是一个真命题的两种说法：真命题的条件是充分条件，真命题的结论是条件的必要条件，即如果此结论不成立，那么条件也就不成立。 假命题的条件不是命题结论成立的充分条件，但是有可能是必要条件，例如，命题：“若：，则：”是假命题，不是的充分条件；由，所以是的必要条件。 【例】已知命题“若：，则：无实数根”，试判断是的什么条件？是的什么条件？解： 是的充分条件，不是必要条件，是的必要条件，不是充分条件。 点拨：方法（一）方程无实数根，所以，所以当时，方程无实数根，是的充分条件，是的必要条件，又因为由不能推出，所以由不能推出，不是的充分条件，不是的必要条件。方法（二）命题“：，：无实数根”等价于“：，：”，因为，所以命题“若：，则：”为真命题，命题“若：，则：”是假命题，由命题的真假来判断充分条件和必要条件。针对性练习：判断下列各命题中，是的什么条件？是的什么条件？（1）：，：；（2）：，：；（3）：，：直线与直线互相垂直；（4）：，：解：（1）是的充分条件，不是必要条件，是必要条件，不是充分条件；（2）是的必要条件，不是充分条件，是充分条件，不是必要条件；（3）是的充分条件，不是必要条件，是必要条件，不是充分条件；（4）是的必要条件，不是充分条件，是充分条件，不是必要条件； 点拨：（1）（2）根据不等式的性质可以判断；（3）（4）验证法和直接推导相结合。三、充要条件利用下列电路图，我么可以形象的理解充分条件、必要条件、充要条件：如图1-3的四个电路图甲、乙、丙、丁，开关为a，c，灯泡为b，将“开关的闭合”作为条件，“灯泡亮”作为结论b甲bac乙b丙bac丁图1-3图乙中，开关a闭合时，灯泡b不一定亮，即由开关a闭合，不能推出灯泡b亮，但是当灯泡b亮时，开关a一定是闭合的，即由灯泡b亮，一定能推知开关a闭合，我们称“开关a闭合”是“灯泡b亮”的必要不充分条件；图丁中，“开关a闭合”不能推知“灯泡b亮”，即由开关a闭合，不能推出灯泡b亮，而当灯泡b亮时，也不能确定开关a是否闭合，即由灯泡b亮，也不能推知开关a闭合，所以，我们称“开关a闭合”是“灯泡b亮”的既不充分也不必要条件。图甲，请同学们画出开关a，c，使得当开关a闭合时，灯泡b亮，而当灯泡b亮时，开关a不一定闭合，即由开关a闭合，能推知灯泡b亮，由灯泡b亮，推知开关a不一定是闭合，此时称“开关a闭合”是“灯泡b亮”的充分也不必要条件；图丙，请同学们画出开关a，使得开关a闭合，则灯泡b亮；灯泡b亮时，开关a闭合，即“开关a闭合”是“灯泡b亮”的充分必要条件，简称为充要条件。再如，已知：数列是等差数列，：对任意的，有（常数）。我们知道，由，且，所以既是的充分条件，又是的必要条件；我们就称是的充分必要条件，简称充要条件。我们还可以发现，既是的充分条件，又是必要条件，所以也是的充要条件。 一般地，如果既有，又有，就记作：此时，我们说，是的充分必要条件，简称充要条件（sufficient and necessary condition）,显然，如果是的充要条件，那么也是的充要条件。 概括地说，如果，那么与互为充要条件。引申与思考：（1）命题成立的条件一共可以分为四种条件：充分不必要条件，即但是；必要不充分条件：但是；充要条件：且；既不充分也不必要的条件：即且。（2）充要条件的意义是：是的充要条件就是“有，则必成立；无，则必不成立”，简记为“有之必有果，无之则无果”。（3）判断四种条件的步骤是：第一步，分清条件是什么，结论是什么；第二步，尝试用条件推结论（证明充分性），再尝试用结论（作为条件）去推条件（证明必要性）。其中列举反例法是得出不具有充分性和必要性的重要方法。第三步，得出条件是结论的什么条件。（4）图甲，将两个开关a，c并联后与灯泡b串联；图丙，【例】判断下列条件，是的什么条件？（1）中，是的中点，：，：（2）：若函数过原点，： （3）：，：直线与圆相切 （4）已知为在同一平面内的非零向量。：，： 解：（1）（2）的是的充要条件；（3）是的充分不必要条件；（4）是的必要不充分条件，点拨：（1）（2）需要判断充分性和必要性，分两步来证明。（3）当时，直线与圆也相切；（4）需要熟练的向量知识，因为，所以，所以只要在上的投影相等，不一定有，例如，而，仍有。当时，与相等，所以有。针对性练习：下列命题中：（）中，垂足为，：，：，则是的充要条件；（2）“”是“”的必要条