本小節(jié)內容選自《普通高中數(shù)學必修第一冊》人教A版(2019)第一章《集合與常用邏輯用語》的第四節(jié)《充分條件與必要條件》,以下是“常用邏輯用語”單元的課時安排:


二,學情分析
充要條件是中學數(shù)學中最重要的數(shù)學概念之一,它主要討論了命題的條件與結論之間的邏輯關系,是學生解決數(shù)學問題時進行等價轉化的邏輯基礎,是今后學習數(shù)學推理的基礎。學生在上一節(jié)已經學習了充分條件、必要條件的意義,學會了根據(jù)命題真假的判斷方法,嘗試由條件去推結論,從命題的條件與結論的互推關系,分析充要條件的含義,讓學生逐漸習慣用數(shù)學思維研究數(shù)學結論。
三.學習目標
1.通過對典型數(shù)學命題的梳理,理解充要條件的意義,理解數(shù)學定義與充要條件的關系,培養(yǎng)數(shù)學抽象的核心素養(yǎng)。
2.會對某些命題的充要條件進行證明,培養(yǎng)邏輯推理的核心素養(yǎng)。
四.教學重點
重點:理解充要條件的含義;
難點:會證明充要條件的關系
五.教學過程
(一)新知導入
1. 創(chuàng)設情境,生成問題
古文中的邏輯—— 我國戰(zhàn)國時期墨子所著《墨經》對充分條件、必要條件的描述:
充分條件:“有之則必然,無之則未必不然”
必要條件:“無之則必不然,有之則未必然 ”
物理中的邏輯——
【思考】 在①、②兩個電路中, A、C的開閉與燈泡B亮起來,會形成什么邏輯條件呢?
【思考】 你能舉生活中存在“充分條件或必要條件”的邏輯語句或事例嗎?
探索交流,解決問題
【問題1】 已知p:整數(shù)a是6的倍數(shù),q:整數(shù)a是2和3的倍數(shù).
請判斷:p是q的充分條件嗎?p是q的必要條件嗎?
【提示】 p?q,故p是q的充分條件,又q?p,故p是q的必要條件.
【思考1】通過判斷,你發(fā)現(xiàn)了什么?這種關系是否對任意一個“若p,則q”的命題只要具備上述命題的條件都成立?你能用數(shù)學語言概括出來嗎?
【提示】 可以發(fā)現(xiàn)p既是q的充分條件,又是q的必要條件,
且這種關系對“若p,則q”的命題只要具備p?q,q?p都成立,即p?q.
【設計意圖】 通過問題探究,增強學生學習數(shù)學的興趣和激發(fā)對民族文化的熱愛的同時,
進一步加深對新知的全面認識.
(二)充要條件
如果“若p,則q”和它的逆命題“若q,則p”均是真命題,即既有p?q,又有q?p,就記作p?q.
此時,p既是q的充分條件,也是q的必要條件,我們說p是q的充分必要條件,簡稱為充要條件(sufficient and necessary cnditin).顯然,如果p是q的充要條件,那么q也是p的充要條件.
概括地說,如果p?q,那么p與q互為充要條件.
【思考2】
(1)如果p是q的充要條件,那么p與q是兩個相互等價的命題,這種說法對嗎?
(2)“p是q的充要條件”與“p的充要條件是q”的區(qū)別在哪里?
p是q的條件判斷還有什么情況?

【提示】 (1)正確。
(2)p是q的充要條件說明p是條件,q是結論;p的充要條件是q說明q是條件,p是結論。
(3)若p?q,但qeq \(?,/)p,則稱p是q的充分不必要條件.
若q?p,但peq \(?,/)q,則稱p是q的必要不充分條件.
若peq \(?,/)q,且qeq \(?,/)p,則稱p是q的既不充分也不必要條件。

【辯一辯】 判斷正誤
(1)q是p的必要條件時,p是q的充分條件.( )
(2)若p是q的充要條件,則命題p和q是兩個相互等價的命題.( )
(3)q不是p的必要條件時,“peq \(?,/)q”成立.( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)√
【做一做】(1)已知a,b是實數(shù),則“a>0且b>0”是“a+b>0,且ab>0”的________條件.
(2)“x1;
(3)p:△ABC有兩個角相等,q:△ABC是正三角形;
(4)p:|ab|=ab,q:ab>0.
[解析] (1)∵p?q,q不能推出p,∴p是q的充分不必要條件.
(2)∵p?q,q不能推出p,∴p是q的充分不必要條件.
(3)∵p不能推出q,q?p,∴p是q的必要不充分條件.
(4)∵ab=0時,|ab|=ab,∴“|ab|=ab”不能推出“ab>0”,即p不能推出q.
而當ab>0時,有|ab|=ab,即q?p.∴p是q的必要不充分條件.
【設計意圖】
通過例題及練習的學習,使學生理解條件與結論的推出關系,強化邏輯推理的核心素養(yǎng)。

(四)充要條件的探求與證明
例2.已知ab≠0,求證:a+b=1是a3+b3+ab-a2-b2=0的充要條件.

[思路導引] 從充分性、必要性兩方面證明.
【證明】①充分性:因為a+b=1,所以b=1-a,
所以a3+b3+ab?a2?b2=a3+1?a3+a1?a?a2?1?a2
=a3+1?3a+3a2?a3+a?a2?a2?1+2a?a2=0,即a3+b3+ab?a2?b2=0;
②必要性:因為a3+b3+ab?a2?b2=0,所以a+ba2?ab+b2?a2?ab+b2=0,
所以a2?ab+b2a+b?1=0,因為ab≠0,所以a,b均不為0,所以a2?ab+b2≠0,
所以a+b?1=0,即a+b=1.
綜上可知,當ab≠0時,a+b=1是a3+b3+ab-a2-b2=0的充要條件.
【類題通法】充要條件的證明分充分性的證明和必要性的證明.
在證明時要注意兩種敘述方式的區(qū)別:
①p是q的充要條件,則由p?q證的是充分性,由q?p證的是必要性;
②p的充要條件是q,則由p?q證的是必要性,由q?p證的是充分性.
【鞏固練習2】已知x,y都是非零實數(shù),且x>y,求證:eq \f(1,x)0.
【證明】法一:充分性:由xy>0及x>y,得eq \f(x,xy)>eq \f(y,xy),即eq \f(1,x)

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1.4 充分條件與必要條件

版本: 人教A版 (2019)

年級: 必修 第一冊

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