1.4
全称量词与存在量词
全称量词和全称命题
[提出问题]
观察下列语句:
(1)2x是偶数;
(2)对于任意一个x∈Z,2x都是偶数.
(3)所有的三角函数都是周期函数.
问题1:以上语句是命题吗?
提示:(1)不是命题,(2)(3)是命题.
问题2:上述命题中强调的是什么?
提示:(2)强调“任意一个x∈Z”,(3)强调“所有的三角形”.
[导入新知]
全称量词和全称命题
全称量词
所有的、任给、每一个、对一切
符号
全称命题
含有全称量词的命题
形式
“对M中任意一个x,有p(x)成立”,可用符号简记为 x∈M,p(x)
[化解疑难]
全称命题是强调命题的一般性,是对于某一个给定集合的所有元素是否具有某种性质来说的.
存在量词与特称命题
[提出问题]
观察下列语句:
(1)存在一个x0∈R,使2x0+2=10;
(2)至少有一个x0∈R,使x0能被5和8整除.
问题1:以上语句是命题吗?
提示:都是命题.
问题2:上述命题有什么特点?
提示:两命题中变量x0取值有限制,即“存在一个x0∈R”,“至少有一个x0∈R”.
[导入新知]
存在量词和特称命题
存在量词
存在一个、至少有一个、有一个、对某个、有些
符号表示
特称命题
含有存在量词的命题
形式
“存在M中的元素x0,使p(x0)成立”,可用符号简记为 x0∈M,p(x0)
[化解疑难]
特称命题是强调命题的存在性,是对于某一个给定集合的某些元素是否具有某种性质来说的.
含有一个量词的命题的否定
[提出问题]
观察下列命题:
(1)有的函数是偶函数;
(2)三角形都有外接圆.
问题1:上述命题是全称命题还是特称命题?
提示:(1)是特称命题,(2)是全称命题.
问题2:上述命题的量词各是什么?其量词的“反面”是什么?
提示:有的;所有的.所有的;存在一个.
[导入新知]
含有一个量词的命题的否定
[化解疑难]
一般命题的否定通常是保留条件否定其结论,得到真假性完全相反的两个命题;含有一个量词的命题的否定,是在否定结论p(x)的同时,改变量词的属性,即全称量词改为存在量词,存在量词改为全称量词.
全称命题与特称命题
[例1] 判断下列语句是全称命题,还是特称命题.
(1)凸多边形的外角和等于360°;
(2)有的向量方向不定;
(3)对任意角α,都有sin2α+cos2α=1;
(4)矩形的对角线不相等;
(5)若一个四边形是菱形,则这个四边形的对角线互相垂直.
[解] (1)可以改为所有的凸多边形的外角和等于360°,故为全称命题.
(2)含有存在量词“有的”,故是特称命题.
(3)含有全称量词“任意”,故是全称命题.
(4)可以改为所有矩形的对角线不相等,故为全称命题.
(5)若一个四边形是菱形,也就是所有的菱形,故为全称命题.
[类题通法]
判定命题是全称命题还是特称命题,主要方法是看命题中含有全称量词还是存在量词.要注意的是有些全称命题并不含有全称量词,这时我们就要根据命题涉及的意义去判断.
[活学活用]
用全称量词或存在量词表示下列语句:
(1)不等式x2+x+1>0恒成立;
(2)当x为有理数时,x2+x+1也是有理数;
(3)等式sin(α+β)=sin
α+sin
β对有些角α,β成立;
(4)方程3x-2y=10有整数解.
解:(1)对任意实数x,不等式x2+x+1>0成立.
(2)对任意有理数x,x2+x+1是有理数.
(3)存在角α,β,使sin(α+β)=sin
α+sin
β成立.
(4)存在一对整数x,y,使3x-2y=10成立.
全称命题、特称命题的真假
[例2] 指出下列命题是全称命题还是特称命题,并判断它们的真假.
(1) x∈N,2x+1是奇数;
(2)存在一个x0∈R,使=0;
(3)存在一组m,n的值,使m-n=1;
(4)至少有一个集合A,满足A{1,2,3}.
[解] (1)是全称命题.因为对任意自然数x,2x+1都是奇数,所以该命题是真命题.
(2)是特称命题.因为不存在x0∈R,使=0成立,所以该命题是假命题.
(3)是特称命题.当m=4,n=3时,m-n=1成立,所以该命题是真命题.
(4)是特称命题.存在A={3},使A{1,2,3}成立,所以该命题是真命题.
[类题通法]
(1)要判定一个全称命题是真命题,必须对限定集合M中的每个元素x验证p(x)成立;但要判定全称命题是假命题,只要能举出集合M中的一个x0,使得p(x0)不成立即可(这就是通常所说的“举出一个反例”).
(2)要判定一个特称命题是真命题,只要在限定集合M中,能找到一个x0使p(x0)成立即可;否则,这个特称命题就是假命题.
[活学活用]
判断下列命题的真假:
(1)p:所有的单位向量都相等;
(2)p:任一等比数列{an}的公比q≠0;
(3)p: x0∈R,x+2x0+3≤0.
解:(1)p是全称命题,是假命题.
若两个单位向量e1,e2方向不相同,虽然有|e1|=|e2|=1,但e1≠e2.
(2)p是全称命题,是真命题.
根据等比数列的定义知,任一等比数列中,其每一项an≠0,所以其公比q=≠0(n=1,2,3,…).
(3)p是特称命题,是假命题.
因为对于綈p: x∈R,x2+2x+3>0是真命题,这是因为x2+2x+3=(x+1)2+2≥2>0恒成立.
全称命题与特称命题的否定
[例3] 写出下列命题的否定,并判断其真假.
(1)p: x∈R,x2-x+≥0;
(2)q:所有的正方形都是矩形;
(3)r: x0∈R,x+4x0+6≤0;
(4)s:至少有一个实数x,使x3+1=0.
[解] (1)綈p: x0∈R,x-x0+<0,假命题.
因为 x∈R,x2-x+=2≥0恒成立.
(2)綈q:至少存在一个正方形不是矩形,假命题.
(3)綈r: x∈R,x2+4x+6>0,真命题.
(4)綈s: x∈R,x3+1≠0,假命题,
因为x=-1时,x3+1=0.
[类题通法]
(1)一般地,写含有一个量词的命题的否定,首先要明确这个命题是全称命题还是特称命题,并找到量词及相应结论,然后把命题中的全称量词改成存在量词,存在量词改成全称量词,
同时否定结论.
(2)对于省略量词的命题,应先挖掘命题中隐含的量词,改写成含量词的完整形式,再依据规则来写出命题的否定.
[活学活用]
判断下列命题是全称命题还是特称命题,并写出这些命题的否定:
(1)有一个奇数不能被3整除;
(2) x∈Z,x2与3的和不等于0;
(3)有些三角形的三个内角都为60°;
(4)每个三角形至少有两个锐角;
(5)与圆只有一个公共点的直线是圆的切线.
解:(1)是特称命题,否定为:每一个奇数都能被3整除.
(2)是全称命题,否定为: x0∈Z,x与3的和等于0.
(3)是特称命题,否定为:任意一个三角形的三个内角不都为60°.
(4)是全称命题,否定为:存在一个三角形至多有一个锐角.
(5)是全称命题,省略了全称量词“任意”,即“任意一条与圆只有一个公共点的直线是圆的切线”,否定为:存在一条与圆只有一个公共点的直线不是圆的切线.
全称命题与特称命题的应用
[例4] 若命题“ x∈[-1,+∞),x2-2ax+2≥a”是真命题,求实数a的取值范围.
[解] 法一:由题意, x∈[-1,+∞),
令f(x)=x2-2ax+2≥a恒成立,
所以f(x)=(x-a)2+2-a2≥a可转化为 x∈[-1,+∞),f(x)min≥a恒成立,
而 x∈[-1,+∞),
f(x)min=
由f(x)的最小值f(x)min≥a,知a∈[-3,1].
法二:x2-2ax+2≥a,
即x2-2ax+2-a≥0,
令f(x)=x2-2ax+2-a,
所以全称命题转化为 x∈[-1,+∞),
f(x)≥0恒成立,
所以Δ≤0或
即-2≤a≤1或-3≤a<-2.所以-3≤a≤1.
综上,所求实数a的取值范围是[-3,1].
[类题通法]
应用全称命题与特称命题求参数范围的两类题型
(1)全称命题的常见题型是“恒成立”问题,全称命题为真时,意味着命题对应的集合中的每一个元素都具有某种性质,所以利用代入可以体现集合中相应元素的具体性质;也可以根据函数等数学知识来解决.
(2)特称命题的常见题型是以适合某种条件的结论“存在”“不存在”“是否存在”等语句表达.解答这类问题,一般要先对结论作出肯定存在的假设,然后从肯定的假设出发,结合已知条件进行推理证明,若推出合理的结论,则存在性随之解决;若导致矛盾,则否定了假设.
[活学活用]
若存在x0∈R,使ax+2x0+a<0,求实数a的取值范围.
解:当a≤0时,显然存在x0∈R,使ax+2x0+a<0;
当a>0时,需满足Δ=4-4a2>0,得-1<a<1,故0<a<1.
综上所述,实数a的取值范围是(-∞,1).
[典例] (浙江高考)命题“ x∈R, n∈N
,使得n≥x2”的否定形式是( )
A. x∈R, n∈N
,使得n<x2
B. x∈R, n∈N
,使得n<x2
C. x∈R, n∈N
,使得n<x2
D. x∈R, n∈N
,使得n<x2
[解析] 由于特称命题的否定形式是全称命题,全称命题的否定形式是特称命题,所以“ x∈R, n∈N
,使得n≥x2”的否定形式为“ x∈R, n∈N
,使得n<x2”.
[答案] D
[易错防范]
1.因只否定了一个量词,而误选B或C.
2.对含有量词的命题进行否定时,要明确否定的实质,不应只简单地对量词进行否定,应遵循否定的要求,同时熟练记住一些常用量词的否定形式及其规律.
[成功破障]
命题“存在x∈R,使得2x+2x+1<0”的否定是________________.
答案:对于任意的x∈R,都有2x+2x+1≥0
[随堂即时演练]
1.下列全称命题为真命题的是( )
A.所有的素数是奇数
B. x∈R,x2+1≥1
C.对每一个无理数x,x2也是无理数
D.所有的能被5整除的整数,其末位数字都是5
解析:选B 2是素数,但2不是奇数,所以A是假命题;x2+1≥1 x2≥0,显然 x∈R,x2≥0,故B为真命题,C、D均是假命题.
2.(湖北高考)命题“ x0∈(0,+∞),ln
x0=x0-1”的否定是( )
A. x∈(0,+∞),ln
x≠x-1
B. x∈/(0,+∞),ln
x=x-1
C. x0∈(0,+∞),ln
x0≠x0-1
D. x0∈/(0,+∞),ln
x0=x0-1
解析:选A 改变原命题中的三个地方即可得其否定, 改为 ,x0改为x,否定结论,即ln
x≠x-1,故选A.
3.命题p: x0∈R,x+2x0+5<0是________(填“全称命题”或“特称命题”),它是________(填“真”或“假”)命题,它的否定为綈p:______________.
解析:命题p: x0∈R,x+2x0+5<0是特称命题.
因为x2+2x+5=(x+1)2+4>0恒成立,
所以命题p为假命题.
命题p的否定为: x∈R,x2+2x+5≥0.
答案:特称命题 假 x∈R,x2+2x+5≥0
4.若 x∈R,f(x)=(a2-1)x是单调减函数,则a的取值范围是________________.
解析:由题意知,0<a2-1<1,
∴即
解得
∴1<a<或-<a<-1.
答案:(-,-1)∪(1,)
5.已知p:存在正实数x,使x2+mx+1=0成立.若綈p是假命题,求实数m的取值范围.
解:∵綈p为假命题,∴p为真命题,
即关于x的方程x2+mx+1=0有正解.
由x2+mx+1=0,
得m=-x-=-≤-2,
当且仅当x=1时取等号.
即m的取值范围为(-∞,-2].
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一、选择题
1.(全国卷Ⅰ)设命题p: n∈N,n2>2n,则綈p为( )
A. n∈N,n2>2n B. n∈N,n2≤2n
C. n∈N,n2≤2n
D. n∈N,n2=2n
解析:选C 因为“ x∈M,p(x)”的否定是“ x∈M,綈p(x)”,所以命题“ n∈N,n2>2n”的否定是“ n∈N,n2≤2n”,故选C.
2.下列语句是真命题的是( )
A.所有的实数x都能使x2-3x+6>0成立
B.存在一个实数x使不等式x2-3x+6<0成立
C.存在一条直线与两个相交平面都垂直
D.有一条直线和两个相交平面都垂直
解析:选A Δ<0,x2-3x+6>0对x∈R恒成立,故排除B;假设存在这样的直线与两个相交平面垂直,则两个平面必平行,故排除C、D.
3.有下列四个命题:① x∈R,2x2-3x+4>0;② x∈{1,-1,0},2x+1>0;③ x0∈N,使x≤x0;④ x0∈N
,使x0为29的约数.其中真命题的个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析:选C 对于①,这是全称命题,由于Δ=(-3)2-4×2×4<0,所以2x2-3x+4>0恒成立,故①为真命题;
对于②,这是全称命题,由于当x=-1时,2x+1>0不成立,故②为假命题;
对于③,这是特称命题,当x0=0或x0=1时,有x≤x0成立,故③为真命题;
对于④,这是特称命题,当x0=1时,x0为29的约数成立,所以④为真命题.
4.以下四个命题既是特称命题又是真命题的是( )
A.锐角三角形的内角是锐角或钝角
B.至少有一个实数x,使x2≤0
C.两个无理数的和必是无理数
D.存在一个负数x,使>2
解析:选B A项中锐角三角形的内角是锐角或钝角是全称命题;B项中x=0时,x2=0,所以B既是特称命题又是真命题;C项中因为+(-)=0,所以选项C是假命题;D项中对于任一个负数x,都有<0,所以选项D是假命题.
5.已知a>0,函数f(x)=ax2+bx+c.若x0满足关于x的方程2ax+b=0,则下列选项的命题中为假命题的是( )
A. x∈R,f(x)≤f(x0)
B. x∈R,f(x)≥f(x0)
C. x∈R,f(x)≤f(x0)
D. x∈R,f(x)≥f(x0)
解析:选C 由题意知:x0=-为函数f(x)图象的对称轴方程,所以f(x0)为函数的最小值,即对所有的实数x,都有f(x)≥f(x0),因此 x∈R,f(x)≤f(x0)是假命题.
二、填空题
6.命题“ x∈R,3x2-2x+1>0”的否定是________________.
解析:“ x∈M,p(x)”的否定为“ x0∈M,綈p(x0)”.∴其否定为 x0∈R,3x-2x0+1≤0.
答案: x0∈R,3x-2x0+1≤0
7.下列命题中,是全称命题的是________;是特称命题的是________.(填序号)
①正方形的四条边相等;
②有两个角相等的三角形是等腰三角形;
③正数的平方根不等于0;
④至少有一个正整数是偶数.
解析:①可表述为“每一个正方形的四条边相等”,是全称命题;②是全称命题,即“凡是有两个角相等的三角形都是等腰三角形”;③可表述为“所有正数的平方根不等于0”是全称命题;④是特称命题.
答案:①②③ ④
8.已知命题“ x0∈R,2x+(a-1)x0+≤0”是假命题,则实数a的取值范围是________.
解析:由题意可得“对 x∈R,2x2+(a-1)x+>0恒成立”是真命题.令Δ=(a-1)2-4<0,得-1<a<3.
答案:(-1,3)
三、解答题
9.用“ ”“ ”写出下列命题的否定,并判断真假:
(1)二次函数的图象是抛物线;
(2)直角坐标系中,直线是一次函数的图象;
(3)有些四边形存在外接圆;
(4) a,b∈R,方程ax+b=0无解.
解:(1) f(x)∈{二次函数},f(x)的图象不是抛物线.它是假命题.
(2)在直角坐标系中, l∈{直线},l不是一次函数的图象.它是真命题.
(3) x∈{x|x是四边形},x不存在外接圆.它是假命题.
(4) a,b∈R,方程ax+b=0至少有一解.它是假命题.
10.已知命题p:“至少存在一个实数x0∈[1,2],使不等式x2+2ax+2-a>0成立”为真,试求参数a的取值范围.
解:法一:由题意知,x2+2ax+2-a>0在[1,2]上有解,令f(x)=x2+2ax+2-a,
则只需f(1)>0或f(2)>0,
即1+2a+2-a>0,或4+4a+2-a>0.
整理得a>-3或a>-2.
即a>-3.故参数a的取值范围为(-3,+∞).
法二:綈p: x∈[1,2],x2+2ax+2-a>0无解,
令f(x)=x2+2ax+2-a,
则即
解得a≤-3.
故命题p中,a>-3.
即参数a的取值范围为(-3,+∞).