备战2024年高考数学大一轮复习(人教A版-理)第一章 集合与常用逻辑用语 第3节 简单的逻辑联结词、全称量词与存在量词
展开第3节 简单的逻辑联结词、全称量词与存在量词
考试要求 1.了解逻辑联结词“或”、“且”、“非”的含义;2.理解全称量词与存在量词的意义;3.能正确地对含有一个量词的命题进行否定.
1.简单的逻辑联结词
(1)命题中的且、或、非叫做逻辑联结词.
(2)命题p∧q,p∨q,綈p的真假判断
p
q
p∧q
p∨q
綈p
真
真
真
真
假
真
假
假
真
假
假
真
假
真
真
假
假
假
假
真
2.全称量词与存在量词
(1)全称量词:短语“所有的”、“任意一个”等在逻辑中通常叫做全称量词,用符号“∀”表示.
(2)存在量词:短语“存在一个”、“至少有一个”等在逻辑中通常叫做存在量词,用符号“∃”表示.
3.全称命题和特称命题
名称
全称命题
特称命题
结构
对M中的任意一个x,有p(x)成立
存在M中的一个x0,使p(x0)成立
简记
∀x∈M,p(x)
∃x0∈M,p(x0)
否定
∃x0∈M,綈p(x0)
∀x∈M,綈p(x)
1.含有逻辑联结词的命题真假判断口诀:p∨q→见真即真,p∧q→见假即假,p与綈p→真假相反.
2.含有一个量词的命题的否定规律是“改量词,否结论”.
3.“p∨q”的否定是“(綈p)∧(綈q)”,“p∧q”的否定是“(綈p)∨(綈q)”.
4.逻辑联结词“或”“且”“非”对应集合运算中的“并”“交”“补”,可借助集合运算处理含逻辑联结词的命题.
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)命题“5>6或5>2”是假命题.( )
(2)命题綈(p∧q)是假命题,则命题p,q中至少有一个是假命题.( )
(3)“长方形的对角线相等”是特称命题.( )
(4)∃x0∈M,p(x0)与∀x∈M,綈p(x)的真假性相反.( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
解析 (1)错误.命题p∨q中,p,q有一真则真.
(2)错误.p∧q是真命题,则p,q都是真命题.
(3)错误.命题“长方形的对角线相等”是全称命题.
2.(2021·全国乙卷)已知命题p:∃x∈R,sin x<1;命题q:∀x∈R,e|x|≥1,则下列命题中为真命题的是( )
A.p∧q B.(綈p)∧q
C.p∧(綈q) D.綈(p∨q)
答案 A
解析 由正弦函数的图象及性质可知,存在x∈R,使得sin x<1,所以命题p为真命题.对任意的x∈R,均有e|x|≥e0=1成立,故命题q为真命题,所以命题p∧q为真命题,故选A.
3.(2017·山东卷)已知命题p:∀x>0,ln(x+1)>0;命题q:若a>b,则a2>b2.下列命题为真命题的是( )
A.p∧q B.p∧(綈q)
C.(綈p)∧q D.(綈p)∧(綈q)
答案 B
解析 由已知得p真,q假,故綈q真,所以p∧(綈q)真,故选B.
4.(易错题)命题p:“有些三角形是等腰三角形”,则綈p是________.
答案 所有三角形都不是等腰三角形
5.(易错题)命题“∀x∈R,ax2-ax+1>0”为真命题,则实数a的取值范围为________.
答案 [0,4)
解析 ①当a=0时,1>0恒成立;
②当a≠0时,∴0 综上0≤a<4.
6.(2021·合肥调研)能说明命题“∀x∈R且x≠0,x+≥2”是假命题的x的值可以是________(写出一个即可).
答案 -1(任意负数)
解析 当x>0时,x+≥2,当且仅当x=1时取等号,
当x<0时,x+≤-2,当且仅当x=-1时取等号,
∴x的取值为负数即可,例如x=-1.
考点一 含有逻辑联结词的命题
1.(2021·成都调研)已知命题p:函数y=+sin x,x∈(0,π)的最小值为2;命题q:若a·b=0,b·c=0,则a·c=0.下列命题为真命题的是( )
A.(綈p)∧q B.p∨q
C.p∧(綈q) D.(綈p)∧(綈q)
答案 D
解析 命题p:函数y=+sin x,x∈(0,π),由基本不等式成立的条件可知,y>2=2,等号取不到,所以命题p是假命题.
命题q:取a=c=(1,0),b=(0,1),显然a·b=0,b·c=0,但a·c=1≠0,所以命题q是假命题.所以綈p为真,綈q为真.因此,只有(綈p)∧(綈q)为真命题.
2.在一次跳伞训练中,甲、乙两位学员各跳一次.设命题p是“甲降落在指定范围”,q是“乙降落在指定范围”,则命题“至少有一位学员没有降落在指定范围”可表示为( )
A.(綈p)∨(綈q) B.p∧(綈q)
C.(綈p)∧(綈q) D.p∨q
答案 A
解析 命题p是“甲降落在指定范围”,则綈p是“甲没降落在指定范围”,q是“乙降落在指定范围”,则綈q是“乙没降落在指定范围”,命题“至少有一位学员没有降落在指定范围”包括“甲降落在指定范围,乙没降落在指定范围”“甲没降落在指定范围,乙降落在指定范围”“甲没降落在指定范围,乙没降落在指定范围”.所以命题“至少有一位学员没有降落在指定范围”可表示为(綈p)∨(綈q).
3.(2022·洛阳质检)设a,b,c均为非零向量,已知命题p:a=b是a·c=b·c的必要不充分条件,命题q:x>1是|x|>1的充分不必要条件.则下列命题中为真命题的是( )
A.p∧q B.p∨q
C.(綈p)∧(綈q) D.p∨(綈q)
答案 B
解析 由a=b⇒a·c=b·c,但a·c=b·c ⇒/ a=b,故p为假命题.
命题q:∵|x|>1,∴x>1或x<-1,
∴由x>1⇒|x|>1,但|x|>1⇒/ x>1,
故q为真命题.故选B.
4.(2020·全国Ⅱ卷)设有下列四个命题:
p1:两两相交且不过同一点的三条直线必在同一平面内.
p2:过空间中任意三点有且仅有一个平面.
p3:若空间两条直线不相交,则这两条直线平行.
p4:若直线l⊂平面α,直线m⊥平面α,则m⊥l.
则下述命题中所有真命题的序号是________.
①p1∧p4 ②p1∧p2 ③(綈p2)∨p3 ④(綈p3)∨(綈p4)
答案 ①③④
解析 p1是真命题,两两相交不过同一点的三条直线必定有三个交点,且这三个交点不在同一条直线上,由平面的基本性质“经过不在同一直线上的三个点,有且只有一个平面”,可知p1为真命题;p2是假命题,因为空间三点在一条直线上时,有无数个平面过这三个点;p3是假命题,因为空间两条直线不相交时,它们可能平行,也可能异面;p4是真命题,因为一条直线垂直于一个平面,那么它垂直于平面内的所有直线.由以上结论知綈p2,綈p3,綈p4依次为真命题、真命题、假命题,从而①③④中命题为真命题,②中命题为假命题.
感悟提升 1.“p∨q”,“p∧q”,“綈p”形式命题真假的判断关键是对逻辑联结词“或”“且”“非”含义的理解,其操作步骤是:(1)明确其构成形式;
(2)判断其中命题p,q的真假;(3)确定“p∨q”“p∧q”“綈p”形式命题的真假.
2.p∧q形式是“一假必假,全真才真”,p∨q形式是“一真必真,全假才假”,綈p与p的真假性相反.
考点二 全称量词与存在量词
例1 (1)(2021·江南十校联考)已知f(x)=sin x-tan x,命题p:∃x0∈,f(x0)<0,则( )
A.p是假命题,綈p:∀x∈,f(x)≥0
B.p是假命题,綈p:∃x0∈,f(x0)≥0
C.p是真命题,綈p:∀x∈,f(x)≥0
D.p是真命题,綈p:∃x0∈,f(x0)≥0
(2)已知定义域为R的函数f(x)不是偶函数,则下列命题一定为真命题的是( )
A.∀x∈R,f(-x)≠f(x)
B.∀x∈R,f(-x)≠-f(x)
C.∃x0∈R,f(-x0)≠f(x0)
D.∃x0∈R,f(-x0)≠-f(x0)
答案 (1)C (2)C
解析 (1)当x∈时,sin x<1,tan x>1.此时sin x-tan x<0,
故命题p为真命题.
由于命题p为特称命题,
所以命题p的否定为全称命题,
则綈p为:∀x∈,f(x)≥0.
(2)∵定义域为R的函数f(x)不是偶函数,∴∀x∈R,f(-x)=f(x)为假命题,
∴∃x0∈R,f(-x0)≠f(x0)为真命题.
感悟提升 1.全称命题与特称命题的否定与一般命题的否定有一定的区别,否定全称命题和特称命题时,一是要改写量词,全称量词改写为存在量词,存在量词改写为全称量词;二是要否定结论,而一般命题的否定只需直接否定结论.
2.判定全称命题“∀x∈M,p(x)”是真命题,需要对集合M中的每一个元素x,证明p(x)成立;要判断特称命题是真命题,只要在限定集合内找到一个x=x0,使p(x0)成立即可.
训练1 (1)设命题p:所有正方形都是平行四边形,则綈p为( )
A.所有正方形都不是平行四边形
B.有的平行四边形不是正方形
C.有的正方形不是平行四边形
D.不是正方形的四边形不是平行四边形
(2)下列四个命题:
p1:∃x0∈(0,+∞),<;
p2:∃x0∈(0,π),sin x0
p4:∀x∈,
A.p1,p3 B.p1,p4
C.p2,p3 D.p2,p4
答案 (1)C (2)D
解析 (1)“所有”改为“存在”(或“有的”),“都是”改为“不都是”(或“不是”),即綈p为有的正方形不是平行四边形.
(2)对于p1,当x0∈(0,+∞)时,总有>成立,故p1是假命题;对于p2,当x0=时,sin x0
例2 (1)已知命题p:∀x∈[1,2],x2-a≥0;q:∃x0∈R,x+2ax0+2-a=0,若(綈p) ∧q是真命题,则实数a的取值范围是________________.
(2)(经典母题)已知f(x)=ln(x2+1),g(x)=-m,若对∀x1∈[0,3],∃x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2),则实数m的取值范围是________________.
答案 (1)(1,+∞) (2)
解析 (1)∵(綈p)∧q是真命题,
∴p假q真.
p:∀x∈[1,2],x2-a≥0为假命题,
∴∃x∈[1,2],x2-a<0为真命题,
即a>x2成立,∴a>1.
q:∃x0∈R,x+2ax0+2-a=0为真命题,所以Δ=(2a)2-4(2-a)≥0,
∴a≥1或a≤-2.
综上,a>1.
(2)当x∈[0,3]时,f(x)min=f(0)=0,
当x∈[1,2]时,g(x)min=g(2)=-m,
由f(x)min≥g(x)min,
得0≥-m,所以m≥.
迁移 本例(2)中,若将“∃x2∈[1,2]”改为“∀x2∈[1,2]”,其他条件不变,则实数m的取值范围是________________.
答案
解析 当x∈[1,2]时,g(x)max=g(1)=-m,
对∀x1∈[0,3],∀x2∈[1,2]使得f(x1)≥g(x2)等价于f(x)min≥g(x)max,得0≥-m,∴m≥.
感悟提升 1.由含逻辑联结词的命题真假求参数的方法步骤:
(1)求出每个命题是真命题时参数的取值范围;
(2)根据每个命题的真假情况,求出参数的取值范围.
2.全称命题可转化为恒成立问题.
3.含量词的命题中参数的取值范围,可根据命题的含义,利用函数的最值解决.
训练2 (2022·许昌质检)已知p:关于x的方程ex-a=0在(-∞,0)上有解;q:函数y=lg(ax2-x+a)的定义域为R,若p∨q为真命题,p∧q为假命题,则实数a的取值范围是________.
答案 ∪[1,+∞)
解析 p真:a=ex在(-∞,0)上有解,
∴0 q真:ax2-x+a>0在R上恒成立,
当a=0时,显然不成立;
当a≠0时,需∴a>.
又p∨q为真,p∧q为假,
∴p真q假或p假q真.
当p真q假时,∴0 当p假q真时,∴a≥1.
∴0
1.(2021·成都诊断)已知命题p:对任意的x∈R,2x-x2≥1,则綈p为( )
A.对任意的x∉R,2x-x2<1
B.存在x∉R,2x-x2<1
C.对任意的x∈R,2x-x2<1
D.存在x∈R,2x-x2<1
答案 D
解析 p:∀x∈R,2x-x2≥1,∴綈p:∃x∈R,2x-x2<1.
2.“p∧q是真命题”是“p∨q是真命题”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
答案 A
3.下列命题的否定是真命题的是( )
A.有些实数的绝对值是正数
B.所有平行四边形都不是菱形
C.任意两个等边三角形都是相似的
D.3是方程x2-9=0的一个根
答案 B
4.命题“∀x∈R,f(x)· g(x)≠0”的否定是( )
A.∀x∈R,f(x)=0且g(x)=0
B.∀x∈R,f(x)=0或g(x)=0
C.∃x0∈R,f(x0)=0且g(x0)=0
D.∃x0∈R,f(x0)=0或g(x0)=0
答案 D
解析 根据全称命题与特称命题的互为否定的关系可得:命题“∀x∈R,f(x)g(x)≠0”的否定是“∃x0∈R,f(x0)=0或g(x0)=0”.故选D.
5.命题p:甲的数学成绩不低于100分,命题q:乙的数学成绩低于100分,则p∨
(綈q)表示( )
A.甲、乙两人的数学成绩都低于100分
B.甲、乙两人至少有一人的数学成绩低于100分
C.甲、乙两人的数学成绩都不低于100分
D.甲、乙两人至少有一人的数学成绩不低于100分
答案 D
解析 由于命题q:乙的数学成绩低于100分,因此綈q:乙的数学成绩不低于100分,所以p∨(綈q)表示甲、乙两人至少有一人的数学成绩不低于100分.
6.已知命题“∃x∈R,4x2+(a-2)x+≤0”是假命题,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,0) B.[0,4]
C.[4,+∞) D.(0,4)
答案 D
解析 因为命题“∃x∈R,4x2+(a-2)x+≤0”是假命题,所以其否定为“∀x∈R,4x2+(a-2)x+>0”是真命题.
则Δ=(a-2)2-4×4×=a2-4a<0,解得0 7.(2021·衡水检测)命题p:若向量a·b<0,则a与b的夹角为钝角;命题q:若
cos α·cos β=1,则sin(α+β)=0.下列命题为真命题的是( )
A.p B.綈q C.p∧q D.p∨q
答案 D
解析 当a,b方向相反时,a·b<0,但夹角是180°,不是钝角,命题p是假命题;
若cos αcos β=1,则cos α=cos β=1或cos α=cos β=-1,
所以sin α=sin β=0,从而sin(α+β)=0,命题q是真命题,
所以p∨q是真命题.
8.已知命题p:“∀x∈[0,1],a≥ex”;命题q:“∃x0∈R,使得x+4x0+a=0”.若命题“p∧q”是真命题,则实数a的取值范围为( )
A.[e,4] B.(-∞,e]
C.[e,4) D.[4,+∞)
答案 A
解析 若命题“p∧q”是真命题,那么命题p,q都是真命题.由∀x∈[0,1],a≥ex,得a≥e;由∃x0∈R,使x+4x0+a=0,得Δ=16-4a≥0,则a≤4,因此e≤a≤4.
9.命题:∃x0∈R,1
10.若“∀x∈,tan x≤m”是真命题,则实数m的最小值为________.
答案 1
解析 ∵函数y=tan x在上是增函数,
∴ymax=tan =1,
依题意,m≥ymax,即m≥1.
∴m的最小值为1.
11.下列命题为真命题的是________(填序号).
①∃x0∈R,x+x0+1≤0;
②∀a∈R,f(x)=log(a2+2)x在定义域内是增函数;
③若f(x)=2x-2-x,则∀x∈R,f(-x)=-f(x);
④若f(x)=x+,则∃x0∈(0,+∞),f(x0)=1.
答案 ②③
解析 x+x0+1=+>0,故①错误;
∵a2+2≥2>1,∴f(x)=log(a2+2)x在(0,+∞)上是增函数,故②正确;
f(x)为奇函数,所以∀x∈R,都有f(-x)=-f(x),故③正确;
x0∈(0,+∞)时,f(x0)=x0+≥2,当且仅当x0=1时取“=”,故④错误.
综上有②③正确.
12.(2022·周口调研)已知p:函数f(x)=x2-(2a+4)x+6在(1,+∞)上是增函数,q:∀x∈R,x2+ax+2a-3>0,若p∧(綈q)是真命题,则实数a的取值范围为________.
答案 (-∞,-1]
解析 依题意,p为真命题,綈q为真命题.
若p为真命题,则≤1,解得a≤-1.①
若綈q为真命题,则∃x0∈R,x+ax0+2a-3≤0成立.
∴a2-4(2a-3)≥0,解之得a≥6或a≤2.②
结合①②,知a≤-1,即实数a的取值范围是(-∞,-1].
13.已知命题p:∀x>0,ex>x+1,命题q:∃x∈(0,+∞),ln x≥x,则下列命题为真命题的是( )
A.p∧q B.(綈p)∧q
C.p∧(綈q) D.(綈p)∧(綈q)
答案 C
解析 令f(x)=ex-x-1,则f′(x)=ex-1,当x>0时,f′(x)>0,
所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴f(x)>f(0)=0,
即ex>x+1,则命题p真;
令g(x)=ln x-x,x>0,
则g′(x)=-1=,
当x∈(0,1)时,g′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,
即当x=1时,g(x)取得极大值,也是最大值,所以g(x)max=g(1)=-1<0,
∴g(x)<0在(0,+∞)上恒成立,则命题q假,因此綈q为真,故p∧(綈q)为真.
14.(2019·全国Ⅲ卷)记不等式组表示的平面区域为D.命题p:∃(x,y)∈D,2x+y≥9;命题q:∀(x,y)∈D,2x+y≤12.下面给出了四个命题
①p∨q;②(綈p)∨q;③p∧(綈q);④(綈p)∧(綈q).
这四个命题中,所有真命题的编号是( )
A.①③ B.①② C.②③ D.③④
答案 A
解析 由不等式组画出平面区域D,如图阴影部分所示,
在图中画出直线2x+y=9,可知p为真命题,綈p为假命题,
作出直线2x+y=12,2x+y≤12表示直线及其下方区域,易知命题q为假命题;命题綈q为真命题;
∴p∨q为真,(綈p)∨q为假,p∧(綈q)为真,(綈p)∧(綈q)为假.
故真命题的编号为①③.
15.已知函数f(x)的定义域为(a,b),若“∃x∈(a,b),f(x)+f(-x)≠0”是假命题,则f(a+b)=________.
答案 0
解析 “∃x∈(a,b),f(x)+f(-x)≠0”的否定是∀x∈(a,b),f(x)+f(-x)=0,
依题意:命题∀x∈(a,b),f(x)+f(-x)=0为真命题,故函数y=f(x),x∈(a,b)为奇函数,
∴a+b=0,
∴f(a+b)=f(0)=0.
16.若f(x)=x2-2x,g(x)=ax+2(a>0),∀x1∈[-1,2],∃x0∈[-1,2],使g(x1)=f(x0),则实数a的取值范围是________.
答案
解析 设f(x)=x2-2x,g(x)=ax+2(a>0)在[-1,2]上的值域分别为A,B,
则A=[-1,3],B=[-a+2,2a+2],
由题意可知∴a≤,
又∵a>0,∴0
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