[反证法证明充要条件]充要条件与反证法

【jiaoan.jxxyjl.com--高三数学教案】

●知识梳理
    1.充分条件:如果p q,则p叫q的充分条件,原命题(或逆否命题)成立,命题中的条件是充分的,也可称q是p的必要条件.
    2.必要条件:如果q p,则p叫q的必要条件,逆命题(或否命题)成立,命题中的条件为必要的,也可称q是p的充分条件.
    3.充要条件:如果既有p q,又有q p,记作p q,则p叫做q的充分必要条件,简称充要条件,原命题和逆命题(或逆否命题和否命题)都成立,命题中的条件是充要的.
    4.反证法:当直接证明有困难时,常用反证法.
    ●点击双基
    1.ac2>bc2是a>b成立的
    a.充分而不必要条件      b.充要条件
    c.必要而不充分条件      d.既不充分也不必要条件
    解析:a>b ac2>bc2,如c=0.
    答案:a
    2.(XX年湖北,理4)已知a、b、c为非零的平面向量.甲:a·b=a·c,乙:b=c,则
    a.甲是乙的充分条件但不是必要条件
    b.甲是乙的必要条件但不是充分条件
    c.甲是乙的充要条件
    d.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
    解析:命题甲:a·b=a·c a·(b-c)=0 a=0或b=c.
    命题乙:b=c,因而乙 甲,但甲 乙.
    故甲是乙的必要条件但不是充分条件.
    答案:b
    3.(XX年浙江,8)在△abc中,"a>30°"是"sina> "的
    a.充分而不必要条件      b.必要而不充分条件
    c.充分必要条件       d.既不充分也不必要条件
    解析:在△abc中,a>30° 0<sina<1 sina> ,sina>  30°<a<150°
    a>30°.
    ∴"a>30°"是"sina> "的必要不充分条件.
    答案:b
    4.若条件p:a>4,q:5<a<6,则p是q的______________.
    解析:a>4 5<a<6,如a=7虽然满足a>4,但显然a不满足5<a<6.
    答案:必要不充分条件
    5.(XX年春季上海,16)若a、b、c是常数,则"a>0且b2-4ac<0"是"对任意x∈r,有ax2+bx+c>0"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
    解析:若a>0且b2-4ac<0,则对任意x∈r,有ax2+bx+c>0,反之,则不一定成立.如a=0,b=0且c>0时,也有对任意x∈r,有ax2+bx+c>0.因此应选a.
    答案:a
    ●典例剖析
    【例1】 使不等式2x2-5x-3≥0成立的一个充分而不必要条件是1234
    a.x<0                   b.x≥0
    c.x∈{-1,3,5}       d.x≤- 或x≥3
    剖析:∵2x2-5x-3≥0成立的充要条件是x≤- 或x≥3,∴对于a当x=- 时 2x2-5x-3≥0.同理其他也可用特殊值验证.
    答案:c
    【例2】 求证:关于x的方程ax2+bx+c=0有一根为1的充分必要条件是a+b+c=0.
    证明:(1)必要性,即"若x=1是方程ax2+bx+c=0的根,则a+b+c=0".
    ∵x=1是方程的根,将x=1代入方程,得a·12+b·1+c=0,即a+b+c=0.
    (2)充分性,即"若a+b+c=0,则x=1是方程ax2+bx+c=0的根".
    把x=1代入方程的左边,得a·12+b·1+c=a+b+c.∵a+b+c=0,∴x=1是方程的根.
    综合(1)(2)知命题成立.
    深化拓展
    求ax2+2x+1=0(a≠0)至少有一负根的充要条件.
    证明:必要性:
    (1)方程有一正根和一负根,等价于
    a<0.
    (2)方程有两负根,等价于
    0<a≤1.
    综上可知,原方程至少有一负根的必要条件是a<0或0<a≤1.
    充分性:由以上推理的可逆性,知当a<0时方程有异号两根;当0<a≤1时,方程有两负根.故a<0或0<a≤1是方程ax2+2x+1=0至少有一负根的充分条件.
    答案:a<0或0<a≤1.
    【例3】 下列说法对不对?如果不对,分析错误的原因.
    (1)x2=x+2是x =x2的充分条件;
    (2)x2=x+2是x =x2的必要条件.
    解:(1)x2=x+2是x =x2的充分条件是指x2=x+2 x =x2.
    但这里" "不成立,因为x=-1时," "左边为真,但右边为假.得出错误结论的原因可能是应用了错误的推理:
    x2=x+2 x=  x2=x .
    这里推理的第一步是错误的(请同学补充说明具体错在哪里).
    (2)x2=x+2是x =x2的必要条件是指x =x2 x2=x+2.
    但这里" "不成立,因为x=0时," "左边为真,但右边为假.得出错误结论的原因可能是用了错误的推理:
    x =x2  =x x+2=x2.
    这里推理的第一步是错误的(请同学补充说明具体错在哪里).
    评述:此题的解答比较注重逻辑推理.事实上,也可以从真值集合方面来分析:x2=x+2的真值集合是{-1,2},x =x2的真值集合是{0,2},{-1,2} {0,2},而{0,2}  {-1,2},所以(1)(2)两个结论都不对.
    ●闯关训练
    夯实基础
    1.(XX年重庆,7)已知p是r的充分不必要条件,s是r的必要条件,q是s的必要条件,那么p是q成立的
    a.充分不必要条件       b.必要不充分条件1234
    c.充要条件        d.既不充分也不必要条件
    解析:依题意有p r,r s,s q,∴p r s q.但由于r p,∴q p.
    答案:a
    2.(XX年北京高考题)"cos2α=- "是"α=kπ+ ,k∈z"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.既不充分又不必要条件
    解析:cos2α=-  2α=2kπ±  α=kπ± .
    答案:a
    3.(XX年海淀区第一学期期末练习)在△abc中,"a>b"是"cosa<cosb"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
    解析:在△abc中,a>b cosa<cosb(余弦函数单调性).
    答案:c
    4.命题a:两曲线f(x,y)=0和g(x,y)=0相交于点p(x0,y0),命题b:曲线f(x,y)+λg(x,y)=0(λ为常数)过点p(x0,y0),则a是b的__________条件.
    答案:充分不必要
    5.(XX年北京,5)函数f(x)=x2-2ax-3在区间[1,2]上存在反函数的充分必要条件是
    a.a∈(-∞,1]       b.a∈[2,+∞)
    c.α∈[1,2]       d.a∈(-∞,1]∪[2,+∞)
    解析:∵f(x)=x2-2ax-3的对称轴为x=a,∴y=f(x)在[1,2]上存在反函数的充要条件为[1,2] (-∞,a]或[1,2] [a,+∞),即a≥2或a≤1.
    答案:d
    6.已知数列{an}的前n项和sn=pn+q(p≠0且p≠1),求数列{an}成等比数列的充要条件.
    分析:先根据前n项和公式,导出使{an}为等比数列的必要条件,再证明其充分条件.
    解:当n=1时,a1=s1=p+q;
    当n≥2时,an=sn-sn-1=(p-1)·pn-1.
    由于p≠0,p≠1,∴当n≥2时,{an}是等比数列.要使{an}(n∈n*)是等比数列,则 =p,即(p-1)·p=p(p+q),∴q=-1,即{an}是等比数列的必要条件是p≠0且p≠1且q=-1.
    再证充分性:
    当p≠0且p≠1且q=-1时,sn=pn-1,
    an=(p-1)·pn-1, =p(n≥2),
    ∴{an}是等比数列.
    培养能力
    7.(XX年湖南,9)设集合u={(x,y)|x∈r,y∈r},a={(x,y)|2x-y+m>0},b={(x,y)|x+y-n≤0},那么点p(2,3)∈a∩( ub)的充要条件是
    a.m>-1,n<5       b.m<-1,n<5
    c.m>-1,n>5       d.m<-1,n>5
    解析:∵ ub={(x,y)|n<x+y},将p(2,3)分别代入集合a、b取交集即可.∴选a.1234
    答案:a
    8.已知关于x的一元二次方程mx2-4x+4=0,           ①
    x2-4mx+4m2-4m-5=0.                  ②
    求使方程①②都有实根的充要条件.
    解:方程①有实数根的充要条件是δ1=(-4)2-16m≥0,即m≤1;
    方程②有实数根的充要条件是δ2=(4m)2-4(4m2-4m-5)≥0,即m≥- .
    ∴方程①②都有实数根的充要条件是- ≤m≤1.
    9.已知a、b、c是互不相等的非零实数.
    求证:三个方程ax2+2bx+c=0,bx2+2cx+a=0,cx2+2ax+b=0至少有一个方程有两个相异实根.
    证明:反证法:
    假设三个方程中都没有两个相异实根,
    则δ1=4b2-4ac≤0,δ2=4c2-4ab≤0,δ3=4a2-4bc≤0.
    相加有a2-2ab+b2+b2-2bc+c2+c2-2ac+a2≤0,
    (a-b)2+(b-c)2+(c-a)2≤0.             ①
    由题意a、b、c互不相等,∴①式不能成立.
    ∴假设不成立,即三个方程中至少有一个方程有两个相异实根.
    探究创新
    10.若x、y、z均为实数,且a=x2-2y+ ,b=y2-2z+ ,c=z2-2x+ ,则a、b、c中是否至少有一个大于零?请说明理由.
    解:假设a、b、c都不大于0,即a≤0,b≤0,c≤0,则a+b+c≤0.
    而a+b+c=x2-2y+ +y2-2z+ +z2-2x+ =(x-1)2+(y-1)2+(z-1)2+π-3,
    ∵π-3>0,且无论x、y、z为何实数,
    (x-1)2+(y-1)2+(z-1)2≥0,
    ∴a+b+c>0.这与a+b+c≤0矛盾.因此,a、b、c中至少有一个大于0.
    ●思悟小结
    1.要注意一些常用的"结论否定形式",如"至少有一个""至多有一个""都是"的否定形式是"一个也没有""至少有两个""不都是".
    2.证明充要性要从充分性、必要性两个方面来证明.
    ●教师下载中心
    教学点睛
    1.掌握常用反证法证题的题型,如含有"至少有一个""至多有一个"等字眼多用反证法.
    2.强调反证法的第一步,要与否命题分清.
    3.要证明充要性应从充分性、必要性两个方面来证.
    拓展题例
    【例题】 指出下列命题中,p是q的什么条件.
    (1)p:0<x<3,q:|x-1|<2;
    (2)p:(x-2)(x-3)=0,q:x=2;
    (3)p:c=0,q:抛物线y=ax2+bx+c过原点.
    解:(1)p:0<x<3,q:-1<x<3.
    p是q的充分但不必要条件.
    (2)p q,q p.p是q的必要但不充分条件.
    (3)p是q的充要条件.
    评述:依集合的观点看,若a b,则a是b的充分条件,b是a的必要条件;若a=b,则a是b的充要条件.1234

本文来源：https://jiaoan.jxxyjl.com/gaosanshuxuejiaoan/22491.html