例题 01 谁被称为条件,就从谁出发
题目
已知:,,若的充分不必要条件是,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
答案与解析
解析
“ 的充分不必要条件是 ”指定 且逆向失败。记 ,,要求 。
题设 保证区间长度 ,不是空集。包含需两闭端进入 :
第一式除负数时反向。与 取交得 。反向该范围保证包含,且 右端不超过 ,,确为真包含。
A 多收非正数和 ;B 多收 ;C 又多收 且漏掉 。 时左端同为 ,但右端只到 ,真包含仍成立,不能删去。
本题结论
D,。
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先把语言要求转成逻辑关系,再求参数。解集的空与非空、端点能否取到、方程是否降次,以及两个命题允许哪些真假组合,都会改变最终范围;这些分支不能用一句口诀跳过。
在 ∀x∈M,P(x,a) 中,量词检查 x,待求的是参数 a。固定一个合法 a 后,必须按题意检查全部或至少一个 x;求出的 x 解集不等于参数范围。
先确认原参数域与每个表达式有意义的条件。p 真、p 假、¬p 真、¬p 假分别要求真、假、假、真,不能见到否定号就只反转内层不等号而保留原量词。真参数集确定后,假集取其在原合法参数域中的补集;使命题整体无意义的参数不能直接算“假”。
以 P,Q 分别表示条件 p,q 的实际真集:充分是 P⊆Q,必要是 Q⊆P,充分不必要是 P⊊Q,必要不充分是 Q⊊P,充要是 P=Q。句式若为“p 的充分条件是 q”,先改为 q⇒p,再用 Q⊆P。
先求合法成员,不能把整数集合换成实数区间,不能把含参端点默认成已排好序的非空区间。方程最高次系数为零时先解降次分支;若一次项也零,再看常数是零还是非零,可能分别得到全部合法对象或空集。
真包含只要求至少多一员。例如 p:−3≤x≤1、q:x≤a,若 p 是 q 的充分不必要条件,则 [−3,1]⊊(−∞,a]。由合法右端 1 得必要 a≥1;反向每个 p 对象均 x≤1≤a,而 −4 在外层不在内层,故真包含,完整范围 a≥1。不能因“不必要”强改成 a>1,也不能只要求 a≥−3。
闭范围 l(a)≤x≤r(a) 在左端大于右端时空,相等时为单点,小于时为非退化区间;有开端点时,相等可能为空。被包含集合空时,包含自动成立;要真包含还需外层非空。外层须包含一个已知非空集合时,则外层也必须非空。
例如 A=[−2,5],B={x∣m+1≤x≤2m−1},要求 B⊊A:
两支并得 m≤3。只收 2≤m≤3 漏空支,只收 2<m≤3 又漏单点。端点相等是否允许,须看该点是否是内层成员且被外层接纳,不能只凭括号外形。
∀x∈A,x∈B⟺A⊆B,∃x∈A,x∈B⟺A∩B=∅.
全称两向直接来自子集定义。存在为真时,见证同时在两边,故交非空;反过来取交集一个成员,就是合法见证。否定全称则有一个 A 成员不在 B;在共同全集 U 且 A,B⊆U 下,等价于 A∩∁UB=∅。存在为假等价于 A∩B=∅。
A=∅ 时全称真、存在假;另知 A=∅ 且 A⊆B,才能推出存在公共成员。交集非空只需一个共同成员,不能加强成全体包含;两端恰接触须双方都取到才有见证。
分段外层有缺口时,连续内层不能跨过缺口。上述转换讨论同一个对象直接归属两集合;若题目是不同输入产生相同输出,应先求可实现的输出集合,再比较,不能直接把输入集合包含起来。
设 M=∅,表达式 f(x) 对全部 x∈M 有意义。最小值 m 不仅要求每个 f(x)≥m,还须有合法对象使 f(x)=m;最大值 L 同理。以下表中用到哪一个极值,就要求哪一个存在并取到,不要求两个同时存在。
| 要求 | 参数等价条件 | 用到的值 |
|---|---|---|
| ∀x∈M,f(x)≥a | a≤m | 最小值 |
| ∀x∈M,f(x)>a | a<m | 最小值 |
| ∀x∈M,f(x)≤a | a≥L | 最大值 |
| ∀x∈M,f(x)<a | a>L | 最大值 |
| ∃x∈M,f(x)≥a | a≤L | 最大值 |
| ∃x∈M,f(x)>a | a<L | 最大值 |
| ∃x∈M,f(x)≤a | a≥m | 最小值 |
| ∃x∈M,f(x)<a | a>m | 最小值 |
全称的两向依据: 每个 f(x)≥a,最小值处也通过,故 m≥a;反向 a≤m 时,每个 f(x)≥m≥a。每个 f(x)≤a,最大值处也通过,故 L≤a;反向每个 f(x)≤L≤a。严格时,取值处也须严格通过,分别得到 a<m、a>L,反向同样接严格不等式链。
存在的两向依据: 若某个 f(x)≥a,则 L≥f(x)≥a;反向取最大值处作见证。若某个 f(x)≤a,则 m≤f(x)≤a;反向取最小值处作见证。严格时,必要关系为 L≥f(x)>a 或 m≤f(x)<a,反向仍取相应极值作见证。因此存在不是永远看最大值,要看所求比较方向。
原基础题 ∀x∈R,x2+a−1≥0:代最不利对象 x=0 得必要 a≥1;满足时 x2≥0、a−1≥0 对全部实数成立,故充分。答案 [1,+∞),既非反向范围,也不删 a=1。也可改成 a≥1−x2,右边最大 1 在 0 取到,两法同义。
x∈[−2,3) 时平方全都小于 9,但无最大平方值,不能把 9 当最大值套表;前一单元已给任意取值还能增大的证明。x∈(1,2] 时平方下界 1 取不到,最大 4 取到,存在 x2<a 与全称 x2<a 的边界不同,须分别证明可实现性。
二次式在全部实数上且二次系数正时可配方找最小值;最高次系数含参数时先分零、正、负。限制区间时,再看顶点是否在内、端点是否取到。方程有实根用 Δ≥0、两不同实根用 Δ>0、无实根用 Δ<0,前提都是真正二次方程。全实数上严格正不是“有实根”,不能混用判据。
空范围没有极值,存在假而全称真,不能代入极值表。若参数同时改变函数系数或对象范围,某一分支的极值不能直接用于其他分支。
设合法参数域为 U,p,q 真集为 P,Q⊆U,假集分别为 Pc=∁UP、Qc=∁UQ。这是参数集合,不是被量词检查的 x 集合。
| 所需组合 | 参数集合 |
|---|---|
| 都真 | P∩Q |
| 至少一个真,即或为真 | P∪Q |
| 都假 | Pc∩Qc |
| 不全真 | (P∩Q)c=Pc∪Qc |
| 恰一个真 | (P∩Qc)∪(Pc∩Q) |
| 恰一个真为假 | (P∩Q)∪(Pc∩Qc) |
同一支的要求同时满足,取交;允许不同支,取并。两个都真恰是交集,因为同一参数须同时使两命题真;至少一个真恰是并集。恰一真的两支互不相容,两真和两假均不能混入;它为假则正好取剩下两支。这些规则既收齐全部允许组合,也排除不允许组合。
每问先写箭头,再求实际集合。内层空时别删,非空时核闭端、开端及真包含的额外成员;整数集合则找需收入的成员和最近需排除的成员,证明更远成员也排除。
题目
已知p:−2≤x≤5,q:2−2m≤x≤2+m(m>0),若p的充分不必要条件是q,则实数m的取值范围为( )
A.m≤3 B.0<m≤3
C.m≥2 D.0<m≤2
解析
“p 的充分不必要条件是 q”指定 q⇒p 且逆向失败。记 P=[−2,5],Q=[2−2m,2+m],要求 Q⊊P。
题设 m>0 保证区间长度 3m>0,不是空集。包含需两闭端进入 P:
2−2m≥−2⟺m≤2,2+m≤5⟺m≤3.
第一式除负数时反向。与 m>0 取交得 0<m≤2。反向该范围保证包含,且 Q 右端不超过 4,5∈P∖Q,确为真包含。
A 多收非正数和 2<m≤3;B 多收 2<m≤3;C 又多收 m>2 且漏掉 0<m<2。m=2 时左端同为 −2,但右端只到 4,真包含仍成立,不能删去。
本题结论
D,0<m≤2。
题目
已知集合M={1,2,3},N={x∈Z∣∣x−2∣≤a},若x∈M是x∈N的充要条件,则整数a=( )
A.4 B.3 C.2 D.1
解析
充要意味着 N=M={1,2,3}。要收入 1,3,它们到 2 的距离为 1,需 a≥1;要排除最近的外来整数 0,4,距离为 2,需 a<2。
反向若 1≤a<2,1,2,3 的距离为 1,0,1,全部入选;任何其他整数不大于 0 或不小于 4,距离至少为 2>a,全部排除。故该范围必要又充分。
再要求 a 为整数,仅 a=1。其余候选 2,3,4 均收进额外整数。若把实数端点强设为 1,3,会忽略整数之间的空档;这里先得到实参数范围,再取整数。
本题结论
D,a=1。
题目
已知集合A={x∣a−1≤x≤3−2a},B={x∣x2−2x−8≤0}.
(1)若a=0,求A∩B;
(2)若A∪B=B,求实数a的取值范围;
(3)若x∈B是x∈A的充分不必要条件,求实数a的取值范围.
解析
先求 B:x2−2x−8=(x−4)(x+2),积在两根间非正、两侧正,故 B=[−2,4]。
(1)a=0 时 A=[−1,3]⊆B,所以交为 [−1,3]。
(2)A∪B=B 等价于 A⊆B:并集不添加 B 外成员,正好要求全部 A 成员已在 B。若 a−1>3−2a,即 a>4/3,A 空,自动成立。非空时 a≤4/3,端点要求 a−1≥−2、3−2a≤4,给 a≥−1、a≥−1/2,合为 −1/2≤a≤4/3。与空支取并,得 a≥−1/2。a=4/3 是合法单点 {1/3}。
(3)重新翻译:“属于 B”保证“属于 A”且逆向失败,是 B⊊A。B 非空,因此 A 非空,覆盖需 a−1≤−2、3−2a≥4,即 a≤−1、a≤−1/2,合得 a≤−1。反向这些值使 A 左端不高于 −2、右端至少 5,包含 B 且多出 5,确为真包含。边界 a=−1 仍保留。
本题结论
(1)[−1,3];(2)a≥−1/2;(3)a≤−1。
全称查全部成员,存在找公共成员;若问为假,否定完整命题。连续内层不能跨分段外层缺口,端点接触须两边都收。必要条件求出后,还要说明它确能保证包含或提供见证。
题目
已知集合A={x∣a≤x≤a+3},集合B={x∣x<−1或x>5},全集U=R.
(1)若a=4,求A∩B,A∪B;
(2)若命题“∀x∈A,都有x∈B”是真命题,求实数a的取值范围.
解析
(1)a=4 时 A=[4,7]。与左射线无交,与右射线交为 (5,7];并集保留左射线,同时由 A 补齐右侧到 4,得 (−∞,−1)∪[4,+∞)。交不取 5,并取 4,分别由实际成员决定。
(2)全称归属要求 A⊆B。A=[a,a+3] 始终非空连续,若同时伸入左右射线,就会包含缺口 [−1,5] 内的点,因此必须整体在一支。
左支要求闭右端 a+3<−1,即 a<−4;右支要求闭左端 a>5。任一条件满足时整个 A 在相应射线,充分性成立。a=−4 的成员 −1、a=5 的成员 5 都不在 B,边界删去。
本题结论
(1)A∩B=(5,7],A∪B=(−∞,−1)∪[4,+∞);(2)a<−4 或 a>5。
题目
已知集合A={x∣1<x<3},集合B={x∣2m<x≤1−m},U=R.
(1)若“x∈A”是“x∈B”的充分不必要条件,求实数m的取值范围;
(2)若命题“∀x∈B,都有x∈A”是真命题,求实数m的取值范围;
(3)若A∩B=∅,求实数m的取值范围.
解析
(1)充分不必要为 A⊊B。覆盖开区间 (1,3),需 2m≤1、1−m≥3,给 m≤1/2、m≤−2,合得 m≤−2。反向确覆盖,且 3 被 B 收入却不在 A,真包含,所以不必将闭右端要求加强为 1−m>3。
(2)全称是 B⊆A。当 2m≥1−m,即 m≥1/3,左开右闭范围为空,包括两端相等时也空,故全部合格。非空支 m<1/3 若要包含,则左开端需 2m≥1,右闭端需 1−m<3;其中 m≥1/2 已与非空条件矛盾,无解。因此最终只有 m≥1/3。
(3)先收入空支 m≥1/3。非空支 m<1/3 要整体在 A 左侧或右侧。左侧需 1−m≤1,即 m≥0,合为 0≤m<1/3;右侧需 2m≥3,即 m≥3/2,与非空支矛盾。并得 m≥0。边界 m=0 时 B=(0,1],A 不取 1,仍无公共成员。
本题结论
(1)m≤−2;(2)m≥1/3;(3)m≥0。
先化每个命题:真二次方程看判别式,有界范围不等式先求实际最值,系数为零另解。再在合法参数域取补、列全部真假支;支内交、支间并,最后逐个临界值回查原句。
题目
已知命题p:∃x∈[0,1],x2−2x−2+a>0;命题q:∀x∈R,x2−2x−a=0,若命题p,q均为假命题,则实数a的取值范围为( )
A.[−1,3] B.[−1,2] C.[0,2] D.(−∞,−1]
解析
求 p 真:移项为存在 x∈[0,1] 使 a>−x2+2x+2。右式配方为 3−(x−1)2,而 0≤(x−1)2≤1,故取值在 [2,3],最小 2 在 x=0 取到。存在成立必要 a>2;满足时取 x=0 即可,也充分。因此 p 假为 a≤2。
q 真要求真正二次方程 x2−2x−a=0 无实根,判别式 4+4a<0,故 a<−1;q 假为 a≥−1。
均假取交,得 [−1,2]。A 多收 2<a≤3,C 漏负部,D 给错方向。a=−1 的重根让 q 假,a=2 时严格存在不成立让 p 假,两端都收入。
本题结论
B,[−1,2]。
题目
已知命题p:∀x∈{x∣1≤x≤2},都有x2−a≥0,命题q:存在x0∈R,x02+2ax0+2−a=0,若p与q不全为真命题,则实数a的取值范围是( )
A.{a∣a≤−2} B.{a∣a≤1}
C.{a∣a≤−2或a=1} D.{a∣−2<a<1或a>1}
解析
p 真要求 a≤x2 对全部 x∈[1,2] 成立。最小平方 1 在 1 取到,因此恰为 a≤1;反向每个平方都至少 1,保证全称。
q 的二次系数为 1,有实根等价于
Δ=(2a)2−4(2−a)=4a2+4a−8=4(a+2)(a−1)≥0,
故 q 真为 a≤−2 或 a≥1。两者都真是与 a≤1 取交,得到 a≤−2 或 a=1。
“不全真”取这个全真集合在实数域中的补集,得 −2<a<1 或 a>1。A 只是部分全真,B 只是 p 真,C 正是全真范围,D 才正确。a=−2,1 均让两者真,要删去;不全真中的一真一假不能删除。
本题结论
D,(−2,1)∪(1,+∞)。
题目
已知p:关于x的方程x2−2ax+a2+a−2=0有实根,q:关于x的方程x−2a+5=0的解在[−3,9]内.
(1)若¬q是真命题,求a的取值范围;
(2)若p和q中恰有一个是真命题,求a的取值范围.
解析
(1)q 的方程给 x=2a−5。要求根在闭区间,
−3≤2a−5≤9⟺2≤2a≤14⟺1≤a≤7.
每步加同数或除正数都可逆。¬q 真即 q 假,故 a<1 或 a>7,端点不收。
(2)p 的二次系数为 1,判别式
Δ=(−2a)2−4(a2+a−2)=8−4a.
p 真为 a≤2,假为 a>2。恰一真分两支:p 真 q 假要求 a≤2 且 (a<1或a>7),只留 a<1;p 假 q 真要求 a>2 且 1≤a≤7,得 2<a≤7。
两支取并。a=1,2 都真,排除;a=7 只有 q 真,收入。不能将两个真集简单取并,否则会误收两真。
本题结论
(1)(−∞,1)∪(7,+∞);(2)(−∞,1)∪(2,7]。
题目
已知集合A={x∣1<x≤2},集合B={x∣x2−a<0},命题p:∀x∈A,x∈B,命题q:∃x∈R,ax2+2x+1=0,命题r:∃x∈A,x∈B.
(1)若命题r是真命题,求实数a的取值范围;
(2)若命题“p和q有且仅有一个是真命题”是假命题,求实数a的取值范围.
解析
(1)r 真等价于在 A=(1,2] 中存在 x2<a。每个合法 x 都使 x2>1,所以必要 a>1。
若 a>1,令 t=min(2,a)>1,取 x=(1+t)/2,则 1<x<t≤2,又 x<a 且两者正,故 x2<a。构造了真实见证,充分性成立。下界 1 取不到,不能用 x=1 把条件放宽到 a≥1。
(2)先求 p 真。x2 在 A 的最大值 4 于 x=2 取到,要求每个平方严格小于 a,必要 a>4;满足时 x2≤4<a,也充分。
再求 q 真。a=0 时方程降为 2x+1=0,有实解 −1/2;a=0 时判别式 4−4a≥0,得到 a≤1 且 a=0。合并,恰为 a≤1,未漏零。
“恰一个真”为假,只剩两真或两假。两真需 a>4 且 a≤1,不可能;两假需 a≤4 且 a>1,故 1<a≤4。a=4 时 p 在合法端点 2 失败,q 也假,应收入;a=1 时 q 有重根为真,应排除。
本题结论
(1)a>1;(2)1<a≤4。
原范围 D(a)={x∣−1−a≤x≤a−2},空、单点与非退化三种形态不能混在一起。考虑归并后的线性条件:要求 ∀x∈D(a),(2a+1)x+2a2<0。
(2a+1)(a−2)+2a2=4a2−3a−2<0.
两根为 α=(3−41)/8、β=(3+41)/8,且 α<1/2<β,与此分支取交是 1/2<a<β。a=β 在右端取得零,不满足严格小于。
因此按字面集合口径,完整范围是 a<β;若另限范围非空,是 [1/2,β);若另限非退化,才是 (1/2,β)。这些是不同附加前提下的结果,不能为符合某个既有答案而静默补条件。原来源的指数模型还混用了“存在”与“恒成立”,需要先澄清量词;这里归并保留其逻辑与端点计算,不把未澄清语句当成唯一确定题意。
上界不等于最大值、下界不等于最小值。全称严格小于一个未取到的界限仍可成立;存在则必须拿到一个真实对象。区间刚接触时,两边都取端点才有公共成员。例09 的下界 1 和最大值 4 一个不取、一个取得,不能套相同端点口诀。
只需外层多出至少一个成员。例01 两集合左端可相同,右边仍多出 5;例05 内层右端不取 3,外层取 3 已足以真包含。整数成员相等也不要求实数端点相等,要检查最近的外来整数。
p 假要否定整句话,量词也可能改变;未合法定义的参数不当作假。恰一真必须分两支,不全真包含两种一真一假和两假;恰一真为假则包含两真、两假。遇到参数零先判方程是否仍为二次,再用判别式,不能用一个偶然正确的范围掩盖漏分支。