高中数学人教版新课标A选修1-11.2充分条件与必要条件教学设计
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归纳总结,核心必记
(1)充分条件与必要条件
命题真假
“若p,则q”是真命题
“若p,则q”是假命题
推出关系
p⇒q
条件关系
p是q的充分条件
q是p的必要条件
p不是q的充分条件
q不是p的必要条件
(2)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.显然,如果p是q的充要条件,那么q也是p的充要条件,即如果p⇔q,那么p与q互为充要条件.
[问题思考]
(1)x>3是x>5的充分条件吗?
提示:不是.因为x>3x>5,但x>5⇒x>3,因此x>3是x>5的必要条件.
(2)如果p是q的充分条件,则p是唯一的吗?
提示:不唯一,如x>3,x>5,x>10等都是x>0的充分条件.
(3)若“x∈A”是“x∈B”的充要条件,则A与B的关系怎样?
提示:A=B.
[思考] 充分条件、必要条件、充要条件与命题“若p,则q”、“若q,则p”的真假性有什么关系?
名师指津:当命题“若p,则q”为真命题时,p是q的充分条件,q是p的必要条件;当命题“若q,则p”为真命题时,q是p的充分条件,p是q的必要条件;当上述两个命题都是真命题时,p是q的充要条件.
讲一讲
1.判断下列各题中p是q的什么条件.
(1)在△ABC中,p:A>B,q:BC>AC;
(2)p:x>1,q:x2>1;
(3)p:(a-2)(a-3)=0,q:a=3;
(4)p:a [尝试解答]
(1)由三角形中大角对大边可知,若A>B,则BC>AC;
反之,若BC>AC,则A>B.因此,p是q的充要条件.
(2)由x>1可以推出x2>1;由x2>1,得x<-1,或x>1,不一定有x>1.
因此,p是q的充分不必要条件.
(3)由(a-2)(a-3)=0可以推出a=2或a=3,不一定有a=3;
由a=3可以得出(a-2)(a-3)=0.因此,p是q的必要不充分条件.
(4)由于a1; 当b>0时,<1,故若a 当a>0,b>0,<1时,可以推出ab.
因此p是q的既不充分也不必要条件.
充分、必要条件的判断方法
判断p是q的什么条件,其实质是判断“若p,则q”及其逆命题“若q,则p”是真是假,原命题为真而逆命题为假,p是q的充分不必要条件;原命题为假而逆命题为真,则p是q的必要不充分条件;原命题为真,逆命题为真,则p是q的充要条件;原命题为假,逆命题为假,则p是q的既不充分也不必要条件,同时要注意反证法的运用.
练一练
1.指出下列各组命题中,p是q的什么条件.
(1)p:四边形的对角线相等,q:四边形是平行四边形;
(2)p:(x-1)2+(y-2)2=0,q:(x-1)(y-2)=0.
解:(1)∵四边形的对角线相等四边形是平行四边形,
四边形是平行四边形四边形的对角线相等,
∴p是q的既不充分也不必要条件.
(2)∵(x-1)2+(y-2)2=0⇒x=1且y=2⇒(x-1)·(y-2)=0,
而(x-1)(y-2)=0 (x-1)2+(y-2)2=0,
∴p是q的充分不必要条件.
[思考] 如何证明“p是q的充要条件”?
名师指津:证明“p是q的充要条件”即证明命题“若p,则q”和“若q,则p”都是真命题.
讲一讲
2.证明:a+2b=0是直线ax+2y+3=0和直线x+by+2=0垂直的充要条件.
[尝试解答]
(1)(充分性)当b=0时,如果a+2b=0,那么a=0,
此时直线ax+2y+3=0平行于x轴,直线x+by+2=0平行于y轴,它们互相垂直.
当b≠0时,直线ax+2y+3=0的斜率k1=-,直线x+by+2=0的斜率k2=-,
若a+2b=0,则k1·k2=·=-1,两直线垂直.
(2)(必要性)如果两条直线互相垂直且斜率都存在,则k1·k2=·=-1,
所以a+2b=0.
若两直线中直线的斜率不存在,且互相垂直,则b=0,且a=0,所以a+2b=0.
综上,“a+2b=0”是“直线ax+2y+3=0和直线x+by+2=0互相垂直”的充要条件.
一般地,证明“p成立的充要条件为q”时,在证充分性时应以q为“已知条件”,p是该步中要证明的“结论”,即q⇒p;证明必要性时则是以p为“已知条件”,q为该步中要证明的“结论”,即p⇒q.
练一练
2.求证:关于x的方程ax2+bx+c=0有一个根为1的充要条件是a+b+c=0.
证明:(充分性):因为a+b+c=0,
所以c=-a-b,代入方程ax2+bx+c=0中得ax2+bx-a-b=0,
即(x-1)(ax+a+b)=0.
所以方程ax2+bx+c=0有一个根为1,
(必要性):因为方程ax2+bx+c=0有一个根为1,
所以x=1满足方程ax2+bx+c=0.
所以有a×12+b×1+c=0,即a+b+c=0.
故关于x的方程ax2+bx+c=0有一个根为1的充要条件是a+b+c=0.
已知p:A={x|p(x)成立},q:B={x|q(x)成立}.
[思考1] 若p是q的充分条件,则A与B有什么关系?
名师指津:A⊆B.
[思考2] 若p是q的充分不必要条件,则A与B有什么关系?
名师指津:AB.
[思考3] 若p是q的充要条件,则A与B有什么关系?
名师指津:A=B.
[思考4] 若p是q的既不充分也不必要条件,则A与B有什么关系?
名师指津:BA,且AB.
讲一讲
3.已知p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0),若p是q的必要不充分条件,求实数m的取值范围.
[尝试解答]
p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0).
因为p是q的必要不充分条件,
所以q是p的充分不必要条件,
即{x|1-m≤x≤1+m}{x|-2≤x≤10},
故有或解得m≤3.
又m>0,所以实数m的取值范围为{m|0
根据充分条件、必要条件、充要条件求参数的取值范围时,可以先把p,q等价转化,利用充分条件、必要条件、充要条件与集合间的包含关系,建立关于参数的不等式(组)进行求解.
练一练
3.若本讲中“p是q的必要不充分条件”改为“p是q的充分不必要条件”,其他条件不变,求实数m的取值范围.
解:p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0).
因为p是q的充分不必要条件,
设p代表的集合为A,q代表的集合为B,所以AB.
所以或
解不等式组得m>9或m≥9,所以m≥9,
即实数m的取值范围是{m|m≥9}.
4.本讲中p、q不变,是否存在实数m使p是q的充要条件?
解:因为p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0).
若p是q的充要条件,则方程组无解.
故不存在实数m,使得p是q的充要条件.
—————————————[课堂归纳·感悟提升]————————————————
1.本节课的重点是充分条件、必要条件、充要条件的判断,难点是充要条件的证明以及利用充分条件、必要条件求解参数的取值范围.
2.本节课的易错点是分不清“充分条件”与“必要条件”造成解题失误,见讲1和讲3.
3.本节课要重点掌握的规律方法
(1)判断充分条件与必要条件的方法,见讲1.
(2)从集合的角度判断充分条件、必要条件和充要条件
若A⊆B,则p是q的充分条件,若AB,
则p是q的充分不必要条件
若B⊆A,则p是q的必要条件,若BA,
则p是q的必要不充分条件
若A=B,则p,q互为充要条件
若A⊆B,且B⊆A,则p既不是q的充分条件,
也不是q的必要条件
其中p:A={x|p(x)成立},q:B={x|q(x)成立}.
4.根据充分条件、必要条件求参数的取值范围时,主要根据充分条件、必要条件与集合间的关系,将问题转化为相应的两个集合之间的包含关系,然后建立关于参数的不等式(组)进行求解,见讲3.
课时达标训练(一)
[即时达标对点练]
题组1 充分、必要条件的判断
1.“数列{an}为等比数列”是“an=3n(n∈N*)”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
答案为:B;
解析:当an=3n时,{an}一定为等比数列,但当{an}为等比数列时,不一定有an=3n,
故应为必要不充分条件.
2.对于非零向量a,b,“a+b=0”是“a∥b”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
答案为:A;
解析:由a+b=0可知a,b是相反向量,它们一定平行;但当a∥b时,不一定有a+b=0,故应为充分不必要条件.
3.“实数a=0”是“直线x-2ay=1和2x-2ay=1平行”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
答案为:C;
解析:当a=0时,两直线方程分别为x=1和2x=1,显然两直线平行;
反之,若两直线平行,必有1×(-2a)=(-2a)×2,解得a=0,故应为充要条件.
4.“sin A=”是“A=”的__________条件.
答案为:必要不充分
解析:由sin A=不一定能推得A=,例如A=等;
但由A=一定可推得sin A=,所以“sin A=”是“A=”的必要不充分条件.
题组2 充要条件的证明
5.函数y=(2-a)x(a<2且a≠1)是增函数的充要条件是 ( )
A.1< a<2 B.< a<2 C.a<1 D.a<0
答案为:C;
解析:由指数函数性质得,当y=(2-a)x(a<2且a≠1)是增函数时,2-a>1,解得a<1.
故选C.
6.求证:一次函数f(x)=kx+b(k≠0)是奇函数的充要条件是b=0.
证明:①充分性:如果b=0,那么f(x)=kx,
因为f(-x)=k(-x)=-kx,即f(-x)=-f(x),
所以f(x)为奇函数.
②必要性:因为f(x)=kx+b (k≠0)是奇函数,
所以f(-x)=-f(x)对任意x均成立,
即k(-x)+b=-kx+b,
所以b=0.
综上,一次函数f(x)=kx+b (k≠0)是奇函数的充要条件是b=0.
题组3 利用充分、必要条件求参数的范围
7.一元二次方程ax2+2x+1=0(a≠0)有一个正根和一个负根的充分不必要条件是( )
A.a<0 B.a>0 C.a<-1 D.a<1
答案为:C;
解析:∵一元二次方程ax2+2x+1=0(a≠0)有一正根和一负根.
由于{a|a<-1}⊆{a|a<0},故选C.
8.在平面直角坐标系xOy中,直线x+(m+1)y=2-m与直线mx+2y=-8互相垂直的充要条件是m=________.
答案为:-
解析:x+(m+1)y=2-m与mx+2y=-8互相垂直⇔1·m+(m+1)·2=0⇔m=-.
9.已知M={x|(x-a)2<1},N={x| x 2-5 x-24<0},若N是M的必要条件,求a取值范围.
解:由(x-a)2<1,得a-1
故a的取值范围为[-2,7].
[能力提升综合练]
1.设甲、乙、丙是三个命题,如果甲是乙的必要条件,丙是乙的充分条件,但不是乙的必要条件,那么( )
A.丙是甲的充分条件,但不是甲的必要条件
B.丙是甲的必要条件,但不是甲的充分条件
C.丙是甲的充要条件
D.丙既不是甲的充分条件,也不是甲的必要条件
答案为:A;
解析:因为甲是乙的必要条件,所以乙⇒甲.
又因为丙是乙的充分条件,但不是乙的必要条件,所以丙⇒乙,但乙丙,
如图.
综上,有丙⇒甲,但甲丙,
即丙是甲的充分条件,但不是甲的必要条件.
2.设0
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
答案为:B;
解析:因为0< x<,所以0
3.平面α∥平面β的一个充分条件是( )
A.存在一条直线a,a∥α,a∥β
B.存在一条直线a,a⊂α,a∥β
C.存在两条平行直线a、b,a⊂α,b ⊂β,a∥β,b∥α
D.存在两条异面直线a、b,a⊂α,b ⊂β,a∥β,b∥α
答案为:D;
解析:当满足A、B、C三个选项中的任意一个选项的条件时,都有可能推出平面α与β相交,而得不出α∥β,它们均不能成为α∥β的充分条件.只有D符合.
4.设{an}是等比数列,则“a1
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
答案为:C;
解析:{ an }为等比数列,an=a1·qn-1,由a1
5.不等式(a+x)(1+x)<0成立的一个充分不必要条件是-2< x<-1,则a取值范围是_____.
答案为:(2,+∞)
解析:根据充分条件,必要条件与集合间的包含关系,
应有(-2,-1)⊆{ x |( a+x)(1+x)<0},故有a>2.
6.下列命题:
①“x>2且y>3”是“x+y>5”的充要条件;
②b2-4ac<0是一元二次不等式a x 2+b x+c<0解集为R的充要条件;
③“a=2”是“直线ax+2y=0平行于直线x+y=1”的充分不必要条件;
④“xy=1”是“lgx+lg y=0 ”的必要不充分条件.
其中真命题的序号为________.
答案为:④
解析:①x>2且y>3时,x+y>5成立,反之不一定,如x=0,y=6.
所以“x>2且y>3”是“x+y>5”的充分不必要条件;
②不等式解集为R的充要条件是a<0且b2-4ac<0,故②为假命题;
③当a=2时,两直线平行,反之,若两直线平行,则=,∴a=2.
因此,“a=2”是“两直线平行”的充要条件;
④lg x+lg y=lg(xy)=0,∴xy=1且x>0,y>0.
所以“lg x+lg y=0”成立,xy=1必然成立,反之不然.
因此“xy=1”是“lg x+lg y=0”的必要不充分条件.
综上可知,真命题是④.
7.已知方程x2+(2k-1)x+k2=0,求使方程有两个大于1的实数根的充要条件.
解:令f(x)=x2+(2k-1)x+k2,则方程x2+(2k-1)x+k2=0有两个大于1的实数根
⇔⇔k<-2.
因此k<-2是使方程x2+(2k-1)x+k2=0有两个大于1的实数根的充要条件.
8.已知条件p:|x-1|>a和条件q:2x2-3x+1>0,求使p是q的充分不必要条件的最小正整数a.
解:依题意a>0.由条件p:|x-1|>a,
得x-1<-a或x-1>a,
∴x<1-a或x>1+a.
由条件q:2x2-3x+1>0,得x<或x>1.
要使p是q的充分不必要条件,即“若p,则q”为真命题,逆命题为假命题,
应有或
解得a≥.令a=1,则p:x<0或x>2,
此时必有x<或x>1.
即p⇒q,反之不成立.
∴最小正整数a=1.
高中数学人教版新课标A选修1-12.2双曲线教案: 这是一份高中数学人教版新课标A选修1-12.2双曲线教案,共24页。
高中数学人教版新课标A选修1-12.1椭圆教案: 这是一份高中数学人教版新课标A选修1-12.1椭圆教案,共34页。
高中数学人教版新课标A选修1-12.3抛物线教学设计及反思: 这是一份高中数学人教版新课标A选修1-12.3抛物线教学设计及反思,共44页。