北师大版数学选修1-1教案:第1章-教材点拨:充分条件与必要条件
二八佳人体如酥-汉语拼音方案
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<
br>,即由
p
可推出
q
,记作
pq
,那么,就称条件<
br>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<
br>,
记作
qp
,那么,就称
q
是
p
的充分条
件(sufficient condition)。
例如:①
x1x
2<
br>1
,那么,“
x1
”是“
x
2
1
”
成立的充分条件;
②
a2a
2
4
,那么,“
a2<
br>”是“
a
2
4
”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“
m1
”是函数
A
C
图1-1
B
×
y(m
2
3m3)x
2m
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
x4
时,
x
2
16
成立,但是,当x4
时,
x
2
16
也可以成立,即
x4
时,
x
216
也成立,所以,
x4
是
x
2
16
成
立
的充分条件,
x4
也是
x
2
16
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
x1
,则
x
2
1
,可以改写成:
x1
x
2
1
;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
R
的函数
f(x)
为奇函数,则
f(0)0
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
f(0)
0
;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
:
n0,
且
1
1
,
q
:
n
1
;
n
(2)
p
:
xy5
,
q:
x
2
y
2
3x7y10
;
(3)
p
:
ab0
,
q
:
a
2
b
2
0
;
(4)
p
:直线
l
1
∥平面
,
l
2
平面
,
q<
br>:
l
1
∥
l
2
。
解:(1)
p<
br>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<
br>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
pq
:(1)因为
(2)由
xy5
1
1<
br>且
n0,
所以1n,即n1;
n
得:
y5x代入
x
2
y
2
3x7y
得:
x
2
(5x)
2
3x7(5x)10
=右边; <
br>(3)观察
a
2
b
2
(ab)(ab)
,式
子的正负是由
ab
和
ab
两个式子的符号
确定的,不能由一个式
子
ab
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
图1-2
A
C
B
×
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<
br>q
,即由
p
可推出
q
,记作“
pq
”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<
br>q
通过推理可以得出
p
,即由
q
可推出
p
,
记作“
qp
”,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
:
x
2
3
,则
q
:
x3
”是假命题,
p
不是q
的充分条件;由
qp
,
所以
p
是
q
的必要条件。
【例】已知命题“若
p
:
m1
,则q
:
x
2
xm0
无实数根”,试判断
p
是
q
的什么条件?
q
是
p
的什么条件?
解: <
br>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。
1
点拨:方法(一)方程
x
2
xm0
无实数根,所以
m
,所以当
m1
时,
4
方程
x
2
xm0
无实数根,
p
是
q
的充分条件,
q
是
p
的必要条件,又因为由
1
m
不能推出
m1
,所以由
q
不能推出
p
,
q
不是
p
的充分条件,
p
不是
q
的
4
必要条件。
方法(二)命题“
p
:
m1<
br>,
q
:
x
2
xm0
无实数根”等价于“
p
:
m1
,
q
:
1
11
m”,因为
(,1)Ø(,)
,所以命题“若
p
:
m
1
,则
q
:
m
”为
4
44
1真命题,命题“若
q
:
m
,则
p
:
m
1
”是假命题,由命题的真假来判断充
4
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
:
x0,y0
,
q
:
xy0
;
(2)
p
:
x4
,
q
:
x4
;
(3)
p
:
m2<
br>,
q
:直线
(2m)xmy30
与直线
xmy3
0
互相垂直;
(4)
p
:
x2
或
x3
,
q
:
x33x
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<
br>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)<
br>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
甲
乙
图1-3
丙
丁
B
×
A
C
B
×
B
×
A
C
B
×
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<
br>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
p
:数列
{a
n
}
是等差数列,
q
:对任意的
nN*
,有
a
n1
a
n
d
(常
数)。我们知道,由
pq
,且
qp
,所以p
既是
q
的充分条件,又是
q
的必要
条件;我们就称<
br>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
pq
,又有
qp
,就记作:
pq
此时,我们说,
p
是
q
的充分必要条件,简称充要条件(suffi
cient 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
pq
,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
pq
但是
qp
;②必要不充分条件:
qp
但是pq
;③充要条件:
pq
且
qp
;④既不充分也不必要
的条件:即
pq
且
qp
。
(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
:
C90
,
q
:
AMBMCM
(2)
p
:若函数yax
2
bx
过原点,
q
:
aR,bR
(3)
p
:
ab
,
q
:直线
y
x2
与圆
(xa)
2
(yb)
2
2
相切
(4)已知
a,b,c
为在同一平面内的非零向量。
p
:
a
bac
,
q
:
bc
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。
22
a2,b2yx2
(xa)(yb)2
也相切; (
3)当时,直线与圆
(4)需要熟练的向量知识,因为
ababcosa,b,aca
ccosa,c
,
,baccosa,cbcosa,bccosa
,c
所以
abacabcosa
,
所以只要
b,c
在
a
上的投影相等,不一定有
bc
,例如
bc
,而ab,ac
,仍有
abac
。当
bc
时,
a
,b
与
a,c
相等,
bc
,所以有
abac。
针对性练习:
下列命题中:
(1)△
ABC
中,<
br>CDAB
,垂足为D,
p
:
CD
2
ADBD,
q
:
C90
,
则
p
是
q
的充要条件;
(2)“
ab
”是“
a
2
b
2
”的必要条件;
(3)“
ab
”是“
ac2
bc
2
”的充要条件;
(4)“
ab
”是“<
br>acbc
”的充要条件;真命题的个数是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解:B
点拨:命题(1)为平面几何题,(4)是不等式的性质,从
充分性和必要性两
个方面易验证。(2)掌握了不等式的性质可以判断;熟练了实数的运算结果也可以判断,例如,
21(2)
2
(1)
2
,0
2
(1)
2
01
,所以是既不充分也
不
必要条件;
(3)
abac
2
bc
2
,例如,<
br>c
2
0
时,有
ac
2
bc
2
0
,反之,
ac
2
bc
2
ab
,因为由ac
2
bc
2
得:
c
2
0
,所以
c
2
0
,是必要不充分条件。