高中数学北师大版选修11第一章教材点拨充分条件与必要条件word素材
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充要条件的四种解释充要条件是简易逻辑中的重要概念,高考的要求是要弄清充要条件的意义,会判断两个命题间的充要关系.因此必须对充要条件深刻的理解和认识。
本文将对充要条件进行多角度的解释。
一、用集合解释若p为条件,q为结论,且设P所对应的集合为A={x|p},q所对应的集合为B={x|q},则①若AÌ,__B,就是x∈A则x∈B,则A是B的充分条件,B是A 的必要条件.②若A错误!B,就是x∈A则x∈B,且A中至少有一个元素不在B中,则A是B的充分非必要条件,B是A的A B必要非充分条件.③若A=B,就是A错误!B且A错误!B,则A是B的充分条件,同时A是B的必要条件,即A是B的充要条件。
④若A B,A错误!B,则A是B的既不充分也不必要条件。
二、用四种命题解释若p为条件,q为结论,由此构造一个命题:若p则q,则(1)如果原命题成立,逆命题不成立,则原命题的条件是充分非必要的;(2)如果原命题不成立,逆命题成立,则原命题的条件是必要非充分的;(3)如果原命题和它的逆命题都成立,则原命题的条件充要的;(4)如果原命题和它的逆命题都不成立,则原命题的条件是非充分非必要的.三、用“Þ”、“”、“”解释用“Þ”、“”、“”对充分条件、必要条件、充要条件的定义的解释主要体现在四个字上“头必尾充”,此种解释显得直观、简捷,在实际的解题中是采用得最为广泛的一种方法。
(1)若p q,且q错误!p,则p是q的充分且不必要条件,q是p 的必要且不充分条件;(2)若q p,且p错误!q,则p是q的必要且不充分条件,q是p 的充分且不必要条件;(3)若p q,且q p(或p q),则p是q的充要条件(此时q 也是p的充要条件);(4)若p错误!q,且q错误!p,则p是q的非充分非不必要条件.四、用汉语言解释命题的条件为p与结论为q之间的关系可用汉语言解释为:①充分条件解释为:有之必然,无之未必然;②必要条件解释为:无之必不然,有之未必然;③充要条件解释为:有之必然,无之必不然.若再用通俗点的语言可解释为:充分条件就是“有它一定行,无它未必不行”;必要条件就是“无它一定不行,有它也未必行”;充要条件就是“有它一定行,无它一定不行”.上面的四种解释中不论哪一种对充分条件、必要条件的解释,都离不开两段式:条件Þ结论;结论Þ条件,这才是根本的描述.。
充分条件与必要条件教材点拨一、充分条件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p ,则q ”是一个真命题,是指由p 通过推理可以得出q ,即由p 可推出q ,记作p q ⇒,那么,就称条件p 是结论q 的充分条件(sufficient condition )。
“若q ,则p ”是一个真命题,是指由q 通过推理可以得出p ,即由q 可推出p ,记作q p ⇒,那么,就称q 是p 的充分条件(sufficient condition )。
例如:①211x x =-⇒=,那么,“1x =-”是“21x =”成立的充分条件;②224a a >⇒>,那么,“2a >”是“24a >”成立的充分条件;③三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;④“1m =”是函数22(33)m y m m x =-+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4x =时,216x =成立,但是,当4x ≠时,216x =也可以成立,即4x =-时,216x =也成立,所以,4x =是216x =成立的充分条件,4x =-也是216x =成立的充分条件。
充分条件与必要条件教材点拨一、充分条件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p ,则q ”是一个真命题,是指由p 通过推理可以得出q ,即由p 可推出q ,记作p q ⇒,那么,就称条件p 是结论q 的充分条件(sufficient condition )。
“若q ,则p ”是一个真命题,是指由q 通过推理可以得出p ,即由q 可推出p ,记作q p ⇒,那么,就称q 是p 的充分条件(sufficient condition )。
例如:①211x x =-⇒=,那么,“1x =-”是“21x =”成立的充分条件;②224a a >⇒>,那么,“2a >”是“24a >”成立的充分条件;③三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;④“1m =”是函数22(33)m y m m x =-+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4x =时,216x =成立,但是,当4x ≠时,216x =也可以成立,即4x =-时,216x =也成立,所以,4x =是216x =成立的充分条件,4x =-也是216x =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1x >,则21x >,可以改写成:211x x >⇒>;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; 图1-1(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R 的函数()f x 为奇函数,则(0)0f =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R 的函数()f x 为奇函数⇒(0)0f =;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p 是q 的充分条件:(1)p :0,n >且11n<,q :1n >; (2)p :5x y +=,q :223710x y x y --+=;(3)p :0a b +<,q :220a b -<;(4)p :直线1l ∥平面α,2l α⊂平面,q :1l ∥2l 。
解:(1)p 是q 的充分条件;(2)p 是q 的充分条件;(3)p 不是q 的充分条件;(4)p 不是q 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p q ⇒:(1)因为11n<且0,n >所以1n <,即1n >; (2)由5x y +=得:5y x =-代入2237x y x y --+得:22(5)37(5)10x x x x ---+-==右边;(3)观察22()()a b a b a b -=+-,式子的正负是由a b +和a b -两个式子的符号确定的,不能由一个式子a b +的符号确定。
二、必要条件图1-2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p ,则q ”是一个真命题,是指由p 通过推理可以得出q ,即由p 可推出q ,记作“p q ⇒”那么,结论q 是条件p 的必要条件(necessary condition )。
“若q ,则p ”是一个真命题,是指由q 通过推理可以得出p ,即由q 可推出p ,记作“q p ⇒”,那么,就称p 是q 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:①真命题的条件是充分条件,②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p :23x =,则q :x =p 不是q 的充分条件;由q p ⇒,所以p 是q 的必要条件。
【例】已知命题“若p :1m <-,则q :20x x m --=无实数根”,试判断p 是q 的什么条件?q 是p 的什么条件?解: p 是q 的充分条件,不是必要条件,q 是p 的必要条件,不是充分条件。
点拨:方法(一)方程20x x m --=无实数根,所以14m <-,所以当1m <-时,方程20x x m --=无实数根,p 是q 的充分条件,q 是p 的必要条件,又因为由14m <-不能推出1m <-,所以由q 不能推出p ,q 不是p 的充分条件,p 不是q 的必要条件。
方法(二)命题“p :1m <-,q :20x x m --=无实数根”等价于“p :1m <-,q :14m <-”,因为1(,1)(,)4-∞--∞-,所以命题“若p :1m <-,则q :14m <-”为真命题,命题“若q :14m <-,则p :1m <-”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,p 是q 的什么条件?q 是p 的什么条件?(1)p :0,0x y >>,q :0x y +>;(2)p :4x >,q :4x >;(3)p :2m =-,q :直线(2)30m x my -++=与直线30x my --=互相垂直;(4)p :23x x ==或,q:3x -=解:(1)p 是q 的充分条件,不是必要条件,q 是p 必要条件,不是充分条件;(2)p 是q 的必要条件,不是充分条件,q 是p 充分条件,不是必要条件;(3)p 是q 的充分条件,不是必要条件,q 是p 必要条件,不是充分条件;(4)p 是q 的必要条件,不是充分条件,q 是p 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,甲 丙 图1-3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p :数列{}n a 是等差数列,q :对任意的*n N ∈,有1n n a a d +-=(常数)。
我们知道,由p q ⇒,且q p ⇒,所以p 既是q 的充分条件,又是q 的必要条件;我们就称p 是q 的充分必要条件,简称充要条件。
我们还可以发现,q 既是p 的充分条件,又是p 必要条件,所以q 也是p 的充要条件。
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(sufficient and necessary condition ),显然,如果p 是q 的充要条件,那么q 也是p 的充要条件。
概括地说,如果p q ⇔,那么p 与q 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:①充分不必要条件,即p q ⇒但是q p ≠>;②必要不充分条件:q p ⇒但是p q ≠>;③充要条件:p q ⇒且q p ⇒;④既不充分也不必要的条件:即p q ≠>且q p ≠>。
(2)充要条件的意义是:p 是q 的充要条件就是“有p ,则q 必成立;无p ,则q 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,p 是q 的什么条件?(1)△ABC 中,M是AB 的中点,p :90C ∠=,q :AM BM CM ==(2)p :若函数2y ax bx =+过原点,q :,a R b R ∈∈(3)p :a b =,q :直线2y x =+与圆22()()2x a y b -+-=相切(4)已知,,a b c 为在同一平面内的非零向量。
p :a b a c =,q :b c =解:(1)(2)的p 是q 的充要条件;(3)p 是q 的充分不必要条件;(4)p 是q 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。