2019-2020学年新教材高中数学 第一章 集合与常用逻辑用语 1.4.1 充分条件与必要条件学案 新人教A版必修第一册

1 1 1 4 14 1 充分条件与必要条件充分条件与必要条件 1 理解充分 必要条件的概念 2 会根据命题的条件和结论的关系判断是否为充分条件 必要条件 1 命题及相关概念 2 充分条件与必要条件 一般地 数学中的每一条判定定理都给出了相应数学结论成立的一个充分条件 数学中的每一条性质定理都给出了相应数学结论成立的一个必要条件 温馨提示 1 充分 必要条件的判断讨论的是 若p 则q 形式的命题 若不是 则首先将命题改写成 若p 则q 的形式 2 2 不能将 若p 则q 与 p q 混为一谈 只有 若p 则q 为真命题时 才有 p q 1 对角线相等的平行四边形是矩形 1 这个命题是真命题吗 2 将命题改写为 若p 则q 的形式 3 平行四边形的对角线相等 是 四边形为矩形 的什么条件 答案 1 是真命题 2 若平行四边形的对角线相等 则这个四边形为矩形 3 充 分条件 2 判断正误 正确的打 错误的打 1 集合 a b c 有 3 个子集 是命题 2 若p是q的充分条件 则p是唯一的 3 若q是p的必要条件 则由p推出的结论q是不唯一的 4 数学中每一条定理都给出了相应结论成立的一个充分条件 答案 1 2 3 4 题型一充分 必要条件的概念及语言表述 典例 1 将下面的定理写成 若p 则q 的形式 并用充分条件 必要条件的语 言表述 1 两个全等三角形的对应高相等 2 等底等高的两个三角形是全等三角形 解 1 若两个三角形是全等三角形 则它们的对应高相等 所以 两个三角形是全 等三角形 是 它们的对应高相等 的充分条件 对应高相等 是 两个三角形是全等 三角形 的必要条件 2 若两个三角形等底等高 则这两个三角形是全等三角形 所以 两个三角形等底等 高 是 这两个三角形是全等三角形 的不充分条件 两个三角形是全等三角形 是 这两个三角形等底等高 的不必要条件 3 1 对充分 必要条件的理解 对充分条件的理解 i 所谓充分 就是说条件是充分的 也就是说条件是充足的 条件是足够的 条件是足以保证的 有之必成立 无之未必不成立 ii 充分条件不是唯 一的 如x 2 x 3 都是x 0 的充分条件 对必要条件的理解 i 所谓必要 就是条件是必须有的 必不可少的 缺其不 可 有之未必成立 无之必不成立 ii 必要条件不是唯一的 如x 0 x 5 等都是x 9 的必要条件 2 用充分 必要条件的语言表述定理的一般步骤 第一步 分析定理的条件和结论 第二步 将定理写成 若p 则q 的形式 第三步 利用充分 必要条件的概念来表述定理 针对训练 1 将下面的定理写成 若p 则q 的形式 并用充分 必要条件的语言表述 1 对顶角相等 2 在平面直角坐标系中 关于y轴对称的两个点的纵坐标相同 解 1 若两个角是对顶角 则两个角相等 所以 两个角是对顶角 是 这两个角 相等 的充分条件 两个角相等 是 两个角是对顶角 的必要条件 2 在平面直角坐标系中 若两点关于y轴对称 则这两个点的纵坐标相同 所以在平 面直角坐标系中 两点关于y轴对称 是 这两个点纵坐标相同 的充分条件 两个点 的纵坐标相同 是 这两点关于y轴对称 的必要条件 题型二充分条件 必要条件的判定 典例 2 判断下列各题中p是q的充分条件吗 p是q的必要条件吗 1 p x 1 q x2 1 2 p a 2 a 3 0 q a 3 3 已知 y ax2 bx c a 0 p b2 4ac 0 q 函数图象与x轴有交点 思路导引 判断 若p 则q 命题的真假及 若q 则p 命题的真假 解 1 由x 1 可以推出x2 1 因此p是q的充分条件 由x2 1 得x1 不一定有x 1 因此 p不是q的必要条件 2 由 a 2 a 3 0 可以推出a 2 或a 3 不一定有a 3 因此p不是q的充分 条件 由a 3 可以得出 a 2 a 3 0 因此 p是q的必要条件 3 二次函数y ax2 bx c 当 0 时 其图象与x轴有交点 因此p是q的充分 条件 反之若函数的图象与x轴有交点 则 0 不一定是 0 因此p不是q的必要 条件 4 充分 必要条件的判断方法 1 定义法 首先分清条件和结论 然后判断p q和q p是否成立 最后得出结论 2 命题判断法 如果命题 若p 则q 为真命题 那么p是q的充分条件 同时q是p的必要条 件 如果命题 若p 则q 为假命题 那么p不是q的充分条件 同时q也不是p的 必要条件 显然 p是q的充分条件与q是p的必要条件表述的是同一个逻辑关系 即p q 只 是说法不同而已 针对训练 2 判断下列说法中 p是q的充分条件的是 1 p x 1 q x2 2x 1 0 2 设a b是实数 p a b 0 q ab 0 3 已知a b为正实数 p a b 1 q a2 b2 0 解析 1 当x 1 时 x2 2x 1 0 故p q 所以p是q的充分条件 2 由a b 0 不一定能推出ab 0 故p不是q的充分条件 3 因为a b 1 a2 b2 0 所以p是q的充分条件 答案 1 3 3 在下列各题中 q是p的必要条件的是 1 p x 2 0 q x 2 x 3 0 2 p 两个三角形相似 q 两个三角形全等 3 p m 2 q 方程x2 x m 0 无实根 解析 1 x 2 0 x 2 x 3 0 q是p的必要条件 2 两个三角形相似推不出两个三角形全等 q不是p的必要条件 3 方程x2 x m 0 无实根 b2 4ac 1 4 1 m 1 4m 0 解得m 1 4 5 m 2 m q是p的必要条件 1 4 答案 1 3 题型三充分条件 必要条件与集合的关系 典例 3 1 已知p 关于x的不等式 x q 0 x 3 若p是q的充分条 3 m 2 3 m 2 件 求实数m的取值范围 2 已知集合a y y x2 3x 1 x r r b x x 2m 0 命题p x a 命题 q x b 并且q是p的必要条件 求实数m的取值范围 思路导引 p是q的充分条件转化为对应集合a 集合b q是p的必要条件转化为 集合a 集合b 解 1 记a error b x 0 x 3 若p是q的充分条件 则a b 注意到b x 0 x 3 分两种情况讨论 若a 即 解得m 0 此时a b 符合题意 3 m 2 3 m 2 若a 即0 3 m 2 3 m 2 要使a b 应有error 解得 0 m 3 综上可得 实数m的取值范围是 m m 3 2 由已知可得 a error error b x x 2m 因为q是p的必要条件 所以p q 所以a b 所以 2m 所以m 即m的取值范围是 5 4 5 8 m m 5 8 变式 本例 1 中若将 若p是q的充分条件 改为 p是q的必要条件 其他条 件不变 求实数m的取值范围 解 记a error b x 0 x2 的一个必要条件是 a x 1b x3d x2 x 1 所以选 a 答案 a 3 下列命题中 是真命题的是 a x2 0 是 x 0 的充分条件 b xy 0 是 x 0 的必要条件 c a b 是 a b 的充分条件 d x 1 是 x2不小于 1 的必要条件 解析 a 中 x2 0 x 0 或x0 而x 0 x2 0 故x2 0 是x 0 的必要 条件 b 中 xy 0 x 0 或y 0 不能推出x 0 而x 0 xy 0 故xy 0 是x 0 的 必要条件 c 中 a b a b或a b 不能推出a b 而a b a b 故 a b 是a b的必要条件 d 中 x 1 x2不小于 1 而x2不小于 1 不能推出 x 1 故 x 1 是x2不小于 1 的充分条件 故本题应选 b 答案 b 4 若集合a 1 m2 b 2 4 则 m 2 是 a b 4 的 条 件 答案 不必要 填必要 不必要 5 1 若 x2 或x 1 的充分条件 求m的取值范围 2 已知m x a 1 x a 1 n x 3 x2 或x 1 b x x m 由题意可得b a 即 x x2 或xbc 是 a b 的充分条件 b ac bc 是 a b 的必要条件 c 是 a b 的必要条件 a c b c d a2 b2 是 a1 且y 1 q 实数x y满足x y 2 则p是q的 a 充分条件 b 必要条件 c 既是充分条件也是必要条件 d 既不是充分条件也不是必要条件 解析 当x 1 y 1 时 x y 2 一定成立 即p q 当x y 2 时 可以 9 x 1 y 4 此时q推不出p 故p是q的充分条件 答案 a 二 填空题 6 条件p 1 xa 若q是p的必要条件 则a的取值范围是 解析 由题意可得条件p x 1 若q是p的必要条件 则p q 也就是说p对应集 合是q对应集合的子集 所以a 1 答案 a 1 7 设x y r r 那么 x y 0 是 1 的 条件 填 充分 或 必要 x y 解析 x y 0 1 而由 1 推不出x y 0 如 x 5 y 4 满足 1 但 x y x y x y 5 4 即x yy 0 故x y 0 是 1 的充分条件 x y 答案 充分 8 记a x 3 xa 若 x a 是 x b 的充分条件 则实数a 的取值范围为 解析 由题意可得a b 故a 3 答案 a 3 三 解答题 9 把下列命题写成 若p 则q 的形式 并判断由p是否可以推出q 1 能被 6 整除的数既能被 3 整除也能被 2 整除 2 弦的垂直平分线经过圆心 且平分弦所对的弧 解 1 原命题可以写成 若一个数能被 6 整除 则它既能被 3 整除也能被 2 整除 这个命题是真命题 故由该命题的条件可以推出该命题的结论 2 原命题可以写成 若一条直线是弦的垂直平分线 则这条直线经过圆心 且平分弦 所对的弧 这个命题是真命题 故由该命题的条件可以推出该命题的结论 10 下列各题中 p是q的什么条件 1 p a b 0 q a2 b2 0 2 p 四边形的对角线相等 q 四边形是矩形 3 p x 1 或x 2 q x 1 x 1 4 p m 1 q x2 x m 0 无实根 解 1 a b 0 推不出a2 b2 0 而a2 b2 0 a b 0 10 p是q的必要条件 2 四边形的对角线相等推不出四边形是矩形 而四边形是矩形 四边形的对角线相 等 p是q的必要条件 3 x 1 或x 2 x 1 x 1 x 1 或x 2 x 1x 1 p既是q的充分条件又是q的必要条件 4 若方程x2 x m 0 无实根 则 1 4m 0 即m 1 4 m 1 m 而m 推不出m 1 1 4 1 4 p是q的充分条件 综合运用 11 可以作为关于x的一元二次方程x2 x m 0 有实数解的一个必要条件的是 a m b m 1 2 1 4 c m d m 1 2 1 4 解析 由题意可得 b2 4ac 1 4 1 m 0 解得m 四个选项中 只有m0 c a 1d a 1 解析 因为一元二次方程ax2 2x 1 0 a 0 有一正根和一负根 所以error 即 error 解得a 0 选项中只有a 1 a0 中分别选出适合下列条件 的 用序号填空 1 a b都为 0 的必要条件是 2 使a b都不为 0 的充分条件是 解析 ab 0 即为a 0 或b 0 即a b中至少有一个为 0 a b 0 即a b 互为相反数 则a b可能均为 0 也可能为一正一负 由ab 0 知a与b同号 即a b 都不为 0 综上可知 a b都为 0 能推出 能推出 a b都不为 0 所以a b 11 都为 0 的必要条件是 使a b都不为 0 的充分条件是 答案 1 2 14 已知p 3x m 0 q x3 若p是q的一个充分条件 则m的取值范围 是 解析 由 3x m 0 得x m 3 记a error p a er