1.4 充分条件与必要条件
知识清单
1、充分条件与必要条件
命题真假 “若,则”是真命题 “若,则”是假命题
推出关系
条件关系 是的充分条件 是的必要条件 不是的不充分条件 不是的不必要条件
定理关系 判定定理给出了相应数学结论成立的充分条件 性质定理给出了相应数学结论成立的必要条件
2、充要条件
对于集合,,
条件 结论 集合关系
若 则是的充分条件,是的必要条件;
若,且 则是的充分不必要条件;
若且 则是的必要不充分条件;
若 则是的充要条件;
若且 则是的既不充分也不必要条件. 没有关系
【注意】:小范围可以推出大范围,大范围不能推出小范围.
3、判断充分条件、必要条件及充要条件的三种方法
(1)定义法:直接判断“若p,则q”以及“若q,则p”的真假.
(2)集合法:即利用集合的包含关系判断.
(3)传递法:充分条件和必要条件具有传递性,即由p1 p2 … pn,可得p1 pn;充要条件也有传递性.
典型例题
母题1:充分、必要条件的判断
若条件两个三角形相似,两个三角形全等,则是的________条件。
已知,则“”是“”的________条件。
,,则是的________条件。
,,则是的________条件。
“”是“”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
设,则“”是“”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
已知,,则是的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
已知“”是“”的( )条件.
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
设且,,则是成立的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
若,则“”是“”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
已知,都是的充分条件,是的必要条件,是的必要条件,则( )
A.是的既不充分也不必要条件 B.是的必要条件
C.是的必要不充分条件 D.是的充要条件
已知是的充分不必要条件,是的充分条件,是的必要条件,是的必要条件,下列命题正确的是( )
A.是的充分不必要条件 B.是的充分不必要条件
C.是的必要不充分条件 D.是的充分不必要条件
母题2:充分、必要条件的选择
(多选)“”的一个充分不必要条件可以是( )
A. B.
C. D.
(多选)的必要不充分条件可以是( )
A. B.
C. D.
使得“”成立的一个必要且不充分的条件是( )
A. B. C. D.
“关于的不等式的解集为”的一个必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
下列是“”成立的必要不充分条件的是( )
A. B. C. D.
(多选)若:,则成立的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
(多选)已知命题:,,则命题成立的一个充分条件可以是( )
A. B. C. D.
方程至少有一个负实根的充要条件是( )
A. B. C. D.或
母题3:文字中的充分、必要条件
1943年深秋的一个夜晚,年仅19岁的曹火星在晋察冀边区创作了歌曲《没有共产党就没有中国》,毛主席得知后感觉歌名的逻辑上有点问题,遂提出修改意见,将歌名改成《没有共产党就没有新中国》,今年恰好是建党100周年,请问“没有共产党”是“没有新中国”的( )条件.
A.充分条件 B.必要条件
C.充分必要条件 D.既非充分又非必要条件
王昌龄《从军行》中两句诗为“黄沙百战穿金甲,不破楼兰终不还”,其中后一句中“攻破楼兰”是“返回家乡”的( )
A.必要不充分条件 B.充分不必要条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
2020年2月11日,世界卫生组织将新型冠状病毒感染的肺炎命名为COVID-19(新冠肺炎)新冠肺炎,患者症状是发热 干咳 浑身乏力等外部表征.“新冠肺炎患者”是“患者表现为发热 干咳 浑身乏力”的( )(已知该患者不是无症状感染者)
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
伟人毛泽东的《清平乐 六盘山》传颂至今,“天高云淡,望断南飞雁.不到长城非好汉,屈指行程二万,六盘山上高峰,红旗漫卷西风,今日长缨在手,何时缚住苍龙?”现在许多人前往长城游玩时,经常会用“不到长城非好汉”来勉励自己,由此推断,“到长城”是“为好汉”的( )
A.充分条件 B.必要条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
必修一课本有一段话:当命题“若,则”为真命题,则“由可以推出”,即一旦成立,就成立,是成立的充分条件。也可以这样说,若不成立,那么一定不成立,对成立也是很必要的。王安石在《游褒禅山记》中也说过一段话:“世之奇伟、瑰怪,非常之观,常在于险远,而人之所罕至焉,故非有志者不能至也”。从数学逻辑角度分析,“有志”是“能至”的( )
A.充分条件 B.必要条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
《左传》有记载:“皮之不存,毛将焉附?”则“有毛”是“有皮”的( )条件。
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
母题4:根据充分、必要条件求参数
充分条件与必要条件的应用技巧
(1)应用:可利用充分性与必要性进行相关问题的求解,特别是求参数的值或取值范围问题.
(2)求解步骤:先把p,q等价转化,利用充分条件、必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.
若“”是“”的充分不必要条件,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
已知实数满足,其中;实数满足。若是的充分条件,求实数的取值范围。
已知实数满足,其中;实数满足。若是的必要条件,求实数的取值范围。
已知实数满足,其中;实数满足。若是的充分条件,求实数的取值范围。
已知实数满足 (其中)实数满足。
(1)若,且与都为真命题,求实数的取值范围;
(2)若是的必要不充分条件,求实数的取值范围。
若不等式成立的充分不必要条件是,则实数的取值范围是________。
已知,,且是的必要不充分条件,则实数的取值范围是____________。
设,,是的充分条件,则实数的取值范围是 。
若“”是“”的必要条件,但“”不是“”的充分条件,则的取值范围是________。
已知“,使等式”是真命题。
(1)求实数的取值范围;
(2)设关于的不等式的解集为,若“”是“”的充分条件,求的取值范围。
母题5:充分、必要条件的证明
充要条件证明的两个思路
(1)直接法:证明p是q的充要条件,首先要明确p是条件,q是结论;其次推证p q是证明充分性,推证q p是证明必要性.
(2)集合思想:记p:A={x|p(x)},q:B={x|q(x)},若A=B,则p与q互为充要条件.
求证:是等边三角形的充要条件是.(这里a,b,c是△ABC的三条边)
求证:一元二次方程有一正根和一负根的充要条件是.
设证明:的充要条件是.
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.
已知a,b是实数,求证:a4-b4-2b2=1成立的充要条件是a2-b2=1.
设,求证成立的充要条件是.
求证:关于的方程有两个负实根的充要条件是.1.4 充分条件与必要条件
知识清单
1、充分条件与必要条件
命题真假 “若,则”是真命题 “若,则”是假命题
推出关系
条件关系 是的充分条件 是的必要条件 不是的不充分条件 不是的不必要条件
定理关系 判定定理给出了相应数学结论成立的充分条件 性质定理给出了相应数学结论成立的必要条件
2、充要条件
对于集合,,
条件 结论 集合关系
若 则是的充分条件,是的必要条件;
若,且 则是的充分不必要条件;
若且 则是的必要不充分条件;
若 则是的充要条件;
若且 则是的既不充分也不必要条件. 没有关系
【注意】:小范围可以推出大范围,大范围不能推出小范围.
3、判断充分条件、必要条件及充要条件的三种方法
(1)定义法:直接判断“若p,则q”以及“若q,则p”的真假.
(2)集合法:即利用集合的包含关系判断.
(3)传递法:充分条件和必要条件具有传递性,即由p1 p2 … pn,可得p1 pn;充要条件也有传递性.
典型例题
母题1:充分、必要条件的判断
若条件两个三角形相似,两个三角形全等,则是的________条件。
答案 必要
已知,则“”是“”的________条件。
答案 充分
,,则是的________条件。
答案 必要
解析 ∵x=y |x|=|y|,即q p,
∴p是q的必要条件.
,,则是的________条件。
答案 充分
“”是“”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【解析】由可得,由可得所以“”是“”的充分不必要条件故选:C
设,则“”是“”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【解析】由,
由不一定能推出,但是由一定能推出,
所以“”是“”的必要不充分条件,故选:C
已知,,则是的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
【答案】B
【解析】或,因此由不一定能推出,
但是由一定能推出,所以是的必要不充分条件,故选:B
已知“”是“”的( )条件.
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
【解析】,
所以是的充分不必要条件.故选:A
设且,,则是成立的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
【答案】A
【解析】若“且”则“”成立,
当,时,满足,但且不成立,
故且”是“”的充分非必要条件.故选:A.
若,则“”是“”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】B
【解析】充分性:若,,则,充分性不成立;
必要性:若,则,由不等式的性质可得,必要性成立.
因此,“”是“”的必要不充分条件.故选:B.
已知,都是的充分条件,是的必要条件,是的必要条件,则( )
A.是的既不充分也不必要条件 B.是的必要条件
C.是的必要不充分条件 D.是的充要条件
【答案】D
【分析】
根据题意得到,再逐项判断.
【详解】
由题意得,
所以 ,
所以,所以是的充分条件,故A错误;
是的充分条件,故B错误;
是的充要条件,故C错误;
是的充要条件,故D正确;
故选:D.
已知是的充分不必要条件,是的充分条件,是的必要条件,是的必要条件,下列命题正确的是( )
A.是的充分不必要条件 B.是的充分不必要条件
C.是的必要不充分条件 D.是的充分不必要条件
【答案】B
【分析】
利用推出号表示充分条件和必要条件,然后可得结论.
【详解】
由题意,但是不能推出成立,则,所以是等价的,
因此ACD都错误,B正确.
故选:B.
母题2:充分、必要条件的选择
(多选)“”的一个充分不必要条件可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】,所以.设,设选项对应的集合为,
因为选项是“”的一个充分不必要条件,所以是的真子集.故选:BC.
(多选)的必要不充分条件可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】,
即的充要条件是,
其必要不充分条件必须满足,其集合的一个真子集是充要条件的集合,
观察选项发现是的真子集,
故选:BD.
使得“”成立的一个必要且不充分的条件是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】使成立的一个必要不充分条件,满足不等式的范围包含,但不完全一致,
A选项解集为或,成立,A选项正确;
B选项解集为,为充要条件,B选项错误;
C选项解集为,不成立,C选项错误;
D选项错误;故选:A.
“关于的不等式的解集为”的一个必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由关于的不等式的解集为,
可得,解得,所以的取值范围是.
根据必要不充分条件的概念可知B项正确.故选:B.
下列是“”成立的必要不充分条件的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
求出不等式的解集,然后根据必要不充分条件的定义分析可得.
【详解】
,分析各选项,只有B是必要不充分条件.
故选:B.
(多选)若:,则成立的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【分析】
先由求出的范围,记其组成的集合为A,要求成立的一个充分不必要条件,就是要求出集合A的真子集即可
【详解】
由,得,记为,
所以要求成立的一个充分不必要条件,就是要求出集合A的真子集,
对于A,集合 不是集合A的真子集,所以A不正确,
对于B,集合不是集合A的真子集,所以B不正确,
对于C,集合是集合A的真子集,所以C正确,
对于D,集合是集合A的真子集,所以D正确,
故选:CD
(多选)已知命题:,,则命题成立的一个充分条件可以是( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【分析】
根据一元二次方程根的判别式,结合充分性的定义、子集的性质进行求解即可.
【详解】
由命题:,成立,得,解得.
故命题成立的一个充分条件是的子集,因此选项A、B、D符合,
故选:ABD.
方程至少有一个负实根的充要条件是( )
A. B. C. D.或
【答案】C
【分析】
按和讨论方程有负实根的等价条件即可作答.
【详解】
当时,方程为有一个负实根,反之,时,则,于是得;
当时,,
若,则,方程有两个不等实根,,即与一正一负,
反之,方程有一正一负的两根时,则这两根之积小于0,,于是得,
若,由,即知,方程有两个实根,必有,此时与都是负数,
反之,方程两根都为负,则,解得,于是得,
综上,当时,方程至少有一个负实根,反之,方程至少有一个负实根,必有.
所以方程至少有一个负实根的充要条件是.
故选:C
母题3:文字中的充分、必要条件
1943年深秋的一个夜晚,年仅19岁的曹火星在晋察冀边区创作了歌曲《没有共产党就没有中国》,毛主席得知后感觉歌名的逻辑上有点问题,遂提出修改意见,将歌名改成《没有共产党就没有新中国》,今年恰好是建党100周年,请问“没有共产党”是“没有新中国”的( )条件.
A.充分条件 B.必要条件
C.充分必要条件 D.既非充分又非必要条件
【答案】A
【解析】记条件p: “没有共产党”,条件q:“没有新中国”,由歌词知,p可推出q,故“没有共产党”是“没有新中国”的充分条件.故选:A.
王昌龄《从军行》中两句诗为“黄沙百战穿金甲,不破楼兰终不还”,其中后一句中“攻破楼兰”是“返回家乡”的( )
A.必要不充分条件 B.充分不必要条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【解析】由题意知:“攻破楼兰”未必“返回家乡”,即“攻破楼兰” “返回家乡”;
若“返回家乡”则必然“攻破楼兰”,即“返回家乡” “攻破楼兰”;
“攻破楼兰”是“返回家乡”的必要不充分条件.故选:A.
2020年2月11日,世界卫生组织将新型冠状病毒感染的肺炎命名为COVID-19(新冠肺炎)新冠肺炎,患者症状是发热 干咳 浑身乏力等外部表征.“新冠肺炎患者”是“患者表现为发热 干咳 浑身乏力”的( )(已知该患者不是无症状感染者)
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
【解析】新冠肺炎患者症状是发热 干咳 浑身乏力等外部表征,充分的同,但有发热 干咳 浑身乏力等外部表征的不一定是新冠肺炎患者,不必要,即为充分不必要条件.故选:A.
伟人毛泽东的《清平乐 六盘山》传颂至今,“天高云淡,望断南飞雁.不到长城非好汉,屈指行程二万,六盘山上高峰,红旗漫卷西风,今日长缨在手,何时缚住苍龙?”现在许多人前往长城游玩时,经常会用“不到长城非好汉”来勉励自己,由此推断,“到长城”是“为好汉”的( )
A.充分条件 B.必要条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】设为不到长城,推出非好汉,即,则,即好汉到长城,
故“到长城”是“好汉”的必要条件,故选:.
必修一课本有一段话:当命题“若,则”为真命题,则“由可以推出”,即一旦成立,就成立,是成立的充分条件。也可以这样说,若不成立,那么一定不成立,对成立也是很必要的。王安石在《游褒禅山记》中也说过一段话:“世之奇伟、瑰怪,非常之观,常在于险远,而人之所罕至焉,故非有志者不能至也”。从数学逻辑角度分析,“有志”是“能至”的( )
A.充分条件 B.必要条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】
本题可根据充分条件与必要条件的定义得出结果.
【详解】
因为“非有志者不能至也”即“有志”不成立时“能至”一定不成立,
所以“能至”是“有志”的充分条件,“有志”是“能至”的必要条件,
故选:B.
《左传》有记载:“皮之不存,毛将焉附?”则“有毛”是“有皮”的( )条件。
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
【分析】
根据已知条件分析“有毛”和“有皮”的互相推出情况,由此判断属于何种条件.
【详解】
根据条件可知:“有毛”则一定“有皮”,但是“有皮”不一定“有毛”,
即“有毛”可以推出“有皮”,但是“有皮”不一定能推出“有毛”,
所以“有毛”是“有皮”的充分不必要条件,
故选:A.
母题4:根据充分、必要条件求参数
充分条件与必要条件的应用技巧
(1)应用:可利用充分性与必要性进行相关问题的求解,特别是求参数的值或取值范围问题.
(2)求解步骤:先把p,q等价转化,利用充分条件、必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.
若“”是“”的充分不必要条件,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】解不等式可得.
因为“”是“”的充分不必要条件,则 ,
由题意可得,解得.因此,实数的取值范围是.故选:A.
已知实数满足,其中;实数满足。若是的充分条件,求实数的取值范围。
解 p:3aq:-2≤x≤3,即集合B={x|-2≤x≤3}.
因为p q,所以A B,
所以 -≤a<0,
所以a的取值范围是-≤a<0.
已知实数满足,其中;实数满足。若是的必要条件,求实数的取值范围。
解 p:aq:-2≤x≤3,即集合B={x|-2≤x≤3}.
因为q p,所以B A,
所以 a∈ .
已知实数满足,其中;实数满足。若是的充分条件,求实数的取值范围。
解 p:3aq:-3≤x≤0,即集合B={x|-3≤x≤0}.
因为p是q的充分条件,所以p q,所以A B,
所以 -1≤a<0.
所以a的取值范围是-1≤a<0.
已知实数满足 (其中)实数满足。
(1)若,且与都为真命题,求实数的取值范围;
(2)若是的必要不充分条件,求实数的取值范围。
【答案】(1);(2).
【解析】(1)当时,:实数满足,又:实数满足,
因为与都为真命题,所以,解得,即;
(2)记,,因为是的必要不充分条件,所以
所以,解得:,
所以实数的取值范围是.
若不等式成立的充分不必要条件是,则实数的取值范围是________。
【答案】
【解析】由得,
因为是不等式成立的充分不必要条件,
∴满足且等号不能同时取得,即,解得.
已知,,且是的必要不充分条件,则实数的取值范围是____________。
【答案】
【解析】,,且是的必要不充分条件,
所以是的真子集,
所以或,解得,
设,,是的充分条件,则实数的取值范围是 。
【答案】(﹣∞,2]
【解析】∵α:2<x≤4,β:x>m,若α是β的充分条件,则m≤2.
∴实数m的取值范围是(﹣∞,2].故答案为:(﹣∞,2].
若“”是“”的必要条件,但“”不是“”的充分条件,则的取值范围是________。
【答案】
【解析】由题意可知,“”是“”必要不充分条件,则,
所以,.故答案为:.
已知“,使等式”是真命题。
(1)求实数的取值范围;
(2)设关于的不等式的解集为,若“”是“”的充分条件,求的取值范围。
【答案】(1);(2).
【解析】(1)若“,使等式”是真命题,
则,
因为,所以,
所以,
(2)由不等式可得,
所以,
若“”是“”的充分条件,
则是的子集,所以解得,
经检验、符合题意,
所以的取值范围是
母题5:充分、必要条件的证明
充要条件证明的两个思路
(1)直接法:证明p是q的充要条件,首先要明确p是条件,q是结论;其次推证p q是证明充分性,推证q p是证明必要性.
(2)集合思想:记p:A={x|p(x)},q:B={x|q(x)},若A=B,则p与q互为充要条件.
求证:是等边三角形的充要条件是.(这里a,b,c是△ABC的三条边)
【答案】详见解析
【解析】先证明充分性:
由,
即,
所以,
所以,三角形为等边三角形.
然后证明必要性.
当三角形是等边三角形时,,所以.
综上所述,是等边三角形的充要条件是.
求证:一元二次方程有一正根和一负根的充要条件是.
【答案】答案见解答过程.
【分析】【分析】根据韦达定理,先证明必要性,由“一元二次方程ax2+bx+c=0有一个正根和一个负根”能推出“ac<0”成立,反之再证明充分性,由韦达定理,判断出“ac<0”成立能推出“一元二次方程ax2+bx+c=0有一个正根和一个负根”,利用充要条件的有关定义得到证明.
【解答】证明:证明必要性:若“一元二次方程ax2+bx+c=0有一个正根和一个负根”成立,
由韦达定理可得,x1x2=<0,
所以ac<0成立;
证明充分性:若“ac<0”成立,
此时一元二次方程ax2+bx+c=0的△>0,此时方程有两个不等的根
由韦达定理可得,x1x2=<0,
即方程两个根的符号相反,
即一元二次方程ax2+bx+c=0有一个正根和一个负根.
所以“一元二次方程ax2+bx+c=0有一个正根和一个负根”的充要条件是“ac<0”.
设证明:的充要条件是.
【答案】见解析
【解析】证明:(1)充分性:如果,
那么,
.
(2)必要性:如果,
那么,
,.
由(1)(2)知,的充要条件是.
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,
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a,b是实数,求证:a4-b4-2b2=1成立的充要条件是a2-b2=1.
证明 充分性:若a2-b2=1成立,
则a4-b4-2b2=(a2+b2)(a2-b2)-2b2=a2+b2-2b2=a2-b2=1,
所以a2-b2=1是a4-b4-2b2=1的充分条件.
必要性:若a4-b4-2b2=1成立,
则a4-(b2+1)2=0,
即(a2+b2+1)(a2-b2-1)=0.
因为a,b为实数,所以a2+b2+1≠0,
所以a2-b2-1=0,即a2-b2=1.
综上可知,a4-b4-2b2=1成立的充要条件是a2-b2=1.
设,求证成立的充要条件是.
【答案】见试题解答内容
【分析】证明充要条件关键是证明其互相推出性,要根据|x+y|=|x|+|y|证明出xy≥0,也要在xy≥0下证明出|x+y|=|x|+|y|.
【解答】解:证明:充分性:如果xy=0,那么,①x=0,y≠0②x≠0,y=0③x=0,y=0于是|x+y|=|x|+|y|明显成立.
如果xy>0即x>0,y>0或x<0,y<0,
当x>0,y>0时,|x+y|=x+y=|x|+|y|,
当x<0,y<0时,|x+y|=-x-y=(-x)+(-y)=|x|+|y|,
总之,当xy≥0时,|x+y|=|x|+|y|.
必要性:由|x+y|=|x|+|y|及x,y∈R,
得(x+y)2=(|x|+|y|)2即x2+2xy+y2=x2+2|xy|+y2,
得|xy|=xy所以xy≥0故必要性成立,
综上,原命题成立.
故结论成立.
求证:关于的方程有两个负实根的充要条件是.