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方法指导:如何突破数学难点

703 2012-10-16 10:51:52

学习笔记

 

一、 定位整体

  新课程标准对“常用逻辑用语”的定位为:“正确使用逻辑用语是现代社会公民应该具备的基本素质,无论是进行思考、交流,还是从事各项工作,都需要正确的运用逻辑用语表达自己的思想.在本模块中,同学们将在义务教育的基础上,学习常用逻辑用语,体会逻辑用语在表述和论证中的作用,利用这些逻辑用语准确地表达数学内容,更好地进行交流.” 因此,学习逻辑用语,不仅要了解数理逻辑的有关知识,还要体会逻辑用语在表述或论证中的作用,使以后的论证和表述更加准确、清晰和简洁.

  二、 明确重点

  “常用逻辑用语”分成三大节,分别为:及其关系,简单的逻辑联结词,全称量词与存在量词.

  “及其关系”分两小节:一、“四种”,此节重点在于四种形式及其关系,互为逆否的等价性;二、“充分条件和必要条件”,此节重点在于充分条件、必要条件、充要条件的准确理解以及正确判断.

  “简单的逻辑联结词”重点在于“且”、 “或”、 “非”这三个逻辑联结词的理解和应用.

  “全称量词与存在量词”重点在于理解全称量词与存在量词的意义,以及正确做出含有一个量词的的否定.

  三、 突破难点

  1. “四种”的难点在于分清的条件和结论以及判断的真

  例1 分别写出下列的逆、否、逆否,并判断它们的真.

  (1) 全等三角形的面积相等;

  (2) m>时,方程mx2-x+1=0无实根;

  (3) 若sinα≠,则α≠30°.

  解析 (1) 条件为两个三角形全等,结论为它们的面积相等.因此,原即为“若两个三角形全等,则它们的面积相等”,逆为“若两个三角形面积相等,则它们全等”,否为“若两个三角形不全等,则它们的面积不相等”,逆否为“若两个三角形面积不相等,则它们不全等”.根据平面几何知识,易得原和逆否为真,逆和否为.

  (2) 原即为“若m>,则方程mx2-x+1=0无实根”,逆为“若方程mx2-x+1=0无实根,则m>”,否为“若m≤,则方程mx2-x+1=0有实根”,逆否为“若方程mx2-x+1=0有实根,则m≤”.根据判别式Δ=1-4m的正负可知,原、逆、否、逆否均为真.

  (3) 原即为“若sinα≠,则α≠30°”,逆为“若α≠30°,则sinα≠”,否为“若sinα=,则α=30°”,逆否为“若α=30°,则sinα=”.直接判断原与逆真有些困难,但考虑到原与逆否等价,逆与否等价,因此可以先考虑逆否和否;由三角函数的知识,可知原和逆否为真,逆和否为.

  突破 对于判断的真,我们需要先弄清何为条件、何为结论,然后根据相应的知识进行判断,当原不容易直接判断时,可以先判断其逆否的真性,从而得到原的真性.

  2. “充分条件和必要条件”的难点在于充要性的判断

  例2 在下列中,判断p是q的什么条件.(在“充分不必要条件”、“必要不充分条件”、“充要条件”、“既不充分又不必要条件”中选出一种)

  (1) p:|p|≥2,p∈R;q:方程x2+px+p+3=0有实根.

  (2) p:圆x2+y2=r2与直线ax+by+c=0相切;q:c2=(a2+b2)r2,其中a2+b2≠0,r≠0.

  (3) 设集合M={x|x>2},N={x|x<3},p:x∈M∩N;q:x∈M∪N.

  解析 (1) 当|p|≥2时,例如p=3,此时方程x2+px+p+3=0无实根,因此“若p则q”为;当方程x2+px+p+3=0有实根时,根据判别式有p≤-2或p≥6,此时|p|≥2成立,因此“若q则p”为真.故p是q的必要不充分条件.

  (2) 若圆x2+y2=r2与直线ax+by+c=0相切,则圆心(0,0)到直线ax+by+c=0的距离等于r,即r=,化简可得c2=(a2+b2)r2,因此“若p则q”为真;反过来,由c2=(a2+b2)r2,可得r=,即圆心(0,0)到直线ax+by+c=0的距离等于r,由解析几何知识得圆与直线相切,因此“若q则p”为真.故p是q的充要条件.

  (3) M∩N=(2,3),M∪N=R,若x∈(2,3),此时显然有x∈R,因此“若p则q”为真;反过来,若x∈R,例如x=5,此时x?埸(2,3),因此“若q则p”为.故p是q的充分不必要条件.

  突破 ①从逻辑的观点理解:判断充分性、必要性的前提是判断给定的真性,若“若p则q”为真,则p是q的充分条件;若“若q则p”为真,则p是q的必要条件;若两者都是真,则p是q的充要条件;若两者都是,则p是q的既不充分也不必要条件.②从集合的观点理解:建立p,q相应的集合. p:A={x|p(x)成立},q:B={x|q(x)成立}.那么:若A?哿B,则p是q的充分条件;若B?哿A,则p是q的必要条件;若A=B,则p是q的充要条件.若A?芫B且B?芫A,则p是q的既不充分也不必要条件.

  例3 已知数列{an}的前n项和Sn=pn+q(p≠0且p≠1),求证:数列{an}为等比数列的充要条件为q=-1.

  解析 充分性:当q=-1时,a1=p-1;当n≥2时,an=Sn-Sn-1=pn-1(p-1).于是当n≥1时,=p,即数列{an}为等比数列.

  必要性:当n=1时,a1=S1=p+q;当n≥2时,an=Sn-Sn-1

  =pn-1(p-1).因为p≠0且p≠1,于是=p.又因为数列{an}为等比数列,所以==p,即=p,解之得q=-1.

  综上所述,q=-1为数列{an}为等比数列的充要条件.

  突破 证明p是q的充要条件需要分两步:①充分性,把p作为已知条件,结合的前提条件,推出q;②必要性,把q作为已知条件,结合的前提条件,推出p.最后综上所述,可得p是q的充要条件.特别注意:充分条件的意义只在于保证结论成立,而不管它对结论成立是否必要;必要条件的意义只在于要使结论成立它必不可少,而不管它对结论成立是否充分.因此,在进行恒等变形或探求充要条件的过程中,只注意推导过程的充分性,其结果有可能缩小范围;只注意推导过程的必要性,其结果有可能扩大范围.

  3. “简单逻辑联结词”的难点在于复合的真性判断以及“的否定”与“否”的区分

  例4 指出下列的真.

  (1) -1是奇数或偶数;

  (2) 属于集合Q,也属于集合R;

  (3) A?埭(A∪B).

  解析 (1) 此为“p或q”的形式,其中p:-1是奇数;q:-1是偶数.因为p为真,所以原为真.

  (2) 此为“p且q”的形式,其中p:属于集合Q;q:属于集合R.因为只有q为真,所以原为.

  (3) 此为“非p”的形式,其中p:A?哿(A∪B).因为p为真,所以原为.

  突破 判断如“p或q”、“p且q”、“非p”形式的复合的真时,首先要确定的构成形式,然后判断其中各简单的真,最后再利用真值表判断复合的真.

  例5 写出下列各的否定和否.

  (1) 若x+y是偶数,则x,y都是奇数;

  (2) 若xy=0,则x=0或y=0.

  解析 (1) 的否定:若x+y是偶数,则x,y不都是奇数;否:若x+y不是偶数,则x,y不都是奇数.

  (2) 的否定:若xy=0,则x≠0且y≠0;否:若xy≠0,则x≠0且y≠0.

  突破 的否定只是否定的结论,而否既否定题设,又否定结论.需注意“x=0或y=0”的否定是“x≠0且y≠0”而不是“x≠0或y≠0”;“x,y都是奇数”的否定是“x,y不都是奇数”而不是“x,y都不是奇数”.

  4. “全称量词与存在量词”的难点在于全称和存在性的真性判断以及含有一个量词的的否定

  例6 判断下列是否为全称或存在性,并判断真.

  (1) 有一个实数α,tanα无意义;

  (2) 任何一条直线都有斜率;

  (3) ?埚x<0,使x2+x+5<0;

  (4) 自然数的平方是正数.

  解析 (1) 存在性,当α=时,tanα无意义,因此原为真.

  (2) 全称,当倾斜角为时,该直线斜率不存在,因此原为.

  (3) 存在性,由判别式可知Δ=1-4×5=-19<0,所以对?坌x∈R,x2+x+5>0,因此原为.

  (4) 全称,存在自然数0,其平方不是正数,因此原为.

  突破 ①要判定全称“?坌x∈M,p(x)”为真,需要对集合M中每个元素x,证明p(x)成立;如果集合M中找到一个元素x0,使得p(x)不成立,那么这个全称为.②要判定存在性“?埚x0∈M,p(x)”为真,只需在集合M中找到一个元素x0,使得p(x0)成立即可;如果在集合M中,使p(x)成立的元素x不存在,那么这个存在性是.

  例7 写出下列的否定.

  (1) 面积相等的三角形是全等三角形;

  (2) 有些质数是奇数;

  (3) 对?坌x∈R,x2+x+1=0都成立;

  (4) ?埚x∈R,x2+2x+5>0.

  解析 (1) 原是全称,故其否定为:存在面积相等的三角形不是全等三角形.

  (2) 原是存在性,故其否定为:所有的质数都不是奇数.

  (3) 原是全称,故其否定为:?埚x∈R,使x2+x+1≠0.

  (4) 原是存在性,故其否定为: 对?坌x∈R,x2+2x+5≤0都成立.

  突破 全称与存在性的区别在于构成两种的量词不同.实质上,“全称量词”与“存在量词”正好构成了意义相反的表述,因此在书写全称与存在性的否定时,一定要抓住决定性质的量词,从对量词的否定入手书写的否定.全称的否定是存在性,而存在性的否定是全称.

  1. (2011年安徽理科卷)“所有能被2整除的数都是偶数”的否定是______________.

  2. ( 2011年山东文科卷)已知a,b,c∈R,“若a+b+c=3,则a2+b2+c2≥3”的否是________.

  3. (2011年湖南文科卷)“x>1”是“|x|>1”的

  __________条件.

  4. (2011年福建理科卷)若a∈R,则“a=2”是“(a-1)(a-2)=0”的______________条件.

  5. (2011年浙江理科卷)“α=”是“cos2α=”的______________条件.

  6. (2011年山东理科卷)对于函数y=f(x),x∈R,“y=|f(x)|的图像关于y轴对称”是“y=f(x)是奇函数”的____________条件.

  7. (2011年浙江文科卷)若a,b为实数,则“0<ab<1”是“b<”的______________条件.

  8. (2011年四川文科卷)设函数f(x)的定义域为A,若x1,x2∈A且f (x1)=f(x2)时,总有x1=x2,则称f(x)为单函数.例如,函数f(x)=2x+1(x∈R)是单函数.

  给出下列:① 函数f(x)=x2(x∈R)是单函数;② 指数函数f(x)=2x(x∈R)是单函数;③ 若f(x)为单函数,x1,x2∈A且x1≠x2,则f(x1)≠f(x2);④ 在定义域上具有单调性的函数一定是单函数.其中的真是________.(写出所有真的编号)

  1. 存在一个能被2整除的数不是偶数. 2. 若a+b+c≠3,则a2+b2+c2<3. 3. 充分而不必要. 4. 充分而不必要. 5. 充分而不必要. 6. 必要而不充分.  7. 既不充分也不必要. 8. ②③④.

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来源:学大教育吴江区苏江校区

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