【学霸笔记:同步精讲】第1章 1.2 1.2.2 第2课时 充要条件 讲义----2026版高中数学湘教版必修第一册

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【学霸笔记:同步精讲】第1章 1.2 1.2.2 第2课时 充要条件 讲义----2026版高中数学湘教版必修第一册

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第2课时 充要条件
学习任务 核心素养
1.结合具体实例,理解充要条件的意义.(重点、难点) 2.会求(判断)某些问题成立的充要条件.(重点) 3.能够利用命题之间的关系判定充要关系或进行充要条件的证明.(难点) 1.通过充要条件的判断,提升逻辑推理素养. 2.借助充要条件的应用,培养数学运算素养.
老张邀请张三、李四、王五三个人吃饭,时间到了,只有张三、李四准时赴约,王五因事不能到场,老张说:“该来的没有来.”张三听了脸色一沉,起来一声不吭地走了.老张愣了片刻,又道了句:“不该走的又走了.”李四听了大怒,拂袖而去.
思考:(1)张三为什么走了?(2)李四为什么走了?
知识点 充要条件
(1)定义:如果“若p,则q”和它的逆命题“若q,则p”均是真命题,即既有__________,又有__________,就记作__________.即p既是q的充分条件,又是q的必要条件,我们称p是q的充分必要条件,简称__________条件.
(2)条件与结论的等价性:如果p是q的充要条件,那么q也是p的充要条件.概括地说,如果p q,那么p与q互为__________条件.
命题按条件和结论的充分性、必要性可分四类:
①充分必要条件(充要条件),即p q且q p;
②充分而不必要条件,即p q且qp;
③必要而不充分条件,即pq且q p;
④既不充分又不必要条件,即pq且qp.
“p是q的充要条件”与“p的充要条件是q”的区别在哪里?
                                    
                                    
从“充分而不必要条件”“必要而不充分条件”“充要条件”“既不充分又不必要条件”中选一个合适的填空.
(1)“x2-1=0”是“|x|-1=0”的________;
(2)“x<5”是“x<3”的________.
类型1 充分、必要、充要条件的判断
【例1】 【链接教材P17例3】
指出下列各组命题中,p是q的什么条件(“充分而不必要条件”“必要而不充分条件”“充要条件”“既不充分又不必要条件”).
(1)p:x-3=0;q:(x-2)(x-3)=0;
(2)p:两个三角形相似;q:两个三角形全等;
(3)p:a>b;q:ac>bc.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
 判断充分条件、必要条件及充要条件的3种方法
(1)定义法:直接判断“若p,则q”以及“若q,则p”的真假.
(2)集合法:即利用集合的包含关系判断.
(3)传递法:充分条件和必要条件具有传递性,即由p1 p2 … pn,可得p1 pn;充要条件也有传递性.
[跟进训练]
1.指出下列各组命题中,p是q的什么条件(“充分而不必要条件”“必要而不充分条件”“充要条件”“既不充分又不必要条件”).
(1)p:x2>0,q:x>0;
(2)p:a能被6整除,q:a能被3整除;
(3)p:两个角不都是直角,q:两个角不相等;
(4)p:A∩B=A,q: UB UA.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
类型2 充要条件的证明
【例2】 求证:一元二次方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根的充要条件是ac<0.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
 充要条件的证明策略
(1)要证明一个条件p是q的充要条件,需要从充分性和必要性两个方向进行,即证明两个命题“若p,则q”为真且“若q,则p”为真.
(2)在证明的过程中也可以转化为集合来证明,证明p与q的解集是相同的,证明前必须分清楚充分性和必要性,即搞清楚由哪些条件推证到哪些结论.
提醒:证明时一定要注意,分清充分性与必要性的证明方向.
[跟进训练]
2.求证:关于x的方程ax2+bx+c=0有一个根是1的充要条件是a+b+c=0.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
类型3 充要条件的应用
【例3】 已知p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0),若p是q的必要而不充分条件,求实数m的取值范围.
联想必要而不充分条件的概念,由此思考命题p与命题q对应集合间存在怎样的包含关系.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
[母题探究]
本例中“p是q的必要而不充分条件”改为“p是q的充分而不必要条件”,其他条件不变,试求m的取值范围.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
 应用充分而不必要、必要而不充分及充要条件求参数值(范围)的一般步骤:
(1)根据已知将充分而不必要条件、必要而不充分条件或充要条件转化为集合间的关系.
(2)根据集合间的关系构建关于参数的方程(组)或不等式(组)求解.
1.“x>0”是“x≠0”的(   )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
2.“x2-4x-5=0”是“x=5”的(  )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
3.若“xA.a≥3 B.a≤-1
C.-1≤a≤3 D.a≤3
4.写出平面内的一个四边形为平行四边形的两个充要条件:充要条件①________;充要条件②________.
回顾本节知识,自我完成以下问题:
1.命题“若p,则q”及其逆命题的真假与充分必要条件间存在怎样的关系?
2.要证明一个命题的充要条件需要证明几个方面?
5/5第2课时 充要条件
学习任务 核心素养
1.结合具体实例,理解充要条件的意义.(重点、难点) 2.会求(判断)某些问题成立的充要条件.(重点) 3.能够利用命题之间的关系判定充要关系或进行充要条件的证明.(难点) 1.通过充要条件的判断,提升逻辑推理素养. 2.借助充要条件的应用,培养数学运算素养.
老张邀请张三、李四、王五三个人吃饭,时间到了,只有张三、李四准时赴约,王五因事不能到场,老张说:“该来的没有来.”张三听了脸色一沉,起来一声不吭地走了.老张愣了片刻,又道了句:“不该走的又走了.”李四听了大怒,拂袖而去.
思考:(1)张三为什么走了?(2)李四为什么走了?
知识点 充要条件
(1)定义:如果“若p,则q”和它的逆命题“若q,则p”均是真命题,即既有p q,又有q p,就记作p q.即p既是q的充分条件,又是q的必要条件,我们称p是q的充分必要条件,简称充要条件.
(2)条件与结论的等价性:如果p是q的充要条件,那么q也是p的充要条件.概括地说,如果p q,那么p与q互为充分必要条件.
命题按条件和结论的充分性、必要性可分四类:
①充分必要条件(充要条件),即p q且q p;
②充分而不必要条件,即p q且qp;
③必要而不充分条件,即pq且q p;
④既不充分又不必要条件,即pq且qp.
“p是q的充要条件”与“p的充要条件是q”的区别在哪里?
[提示] (1)p是q的充要条件说明p是条件,q是结论.
(2)p的充要条件是q说明q是条件,p是结论.
从“充分而不必要条件”“必要而不充分条件”“充要条件”“既不充分又不必要条件”中选一个合适的填空.
(1)“x2-1=0”是“|x|-1=0”的________;
(2)“x<5”是“x<3”的________.
(1)充要条件 (2)必要而不充分条件 [(1)设A={x|x2-1=0}={-1,1},B={x||x|-1=0}={-1,1},所以A=B, 即“x2-1=0”是“|x|-1=0”的充要条件.
(2)设A={x|x<5},B={x|x<3},因为A?B,所以“x<5”是“x<3”的必要而不充分条件.]
类型1 充分、必要、充要条件的判断
【例1】 【链接教材P17例3】
指出下列各组命题中,p是q的什么条件(“充分而不必要条件”“必要而不充分条件”“充要条件”“既不充分又不必要条件”).
(1)p:x-3=0;q:(x-2)(x-3)=0;
(2)p:两个三角形相似;q:两个三角形全等;
(3)p:a>b;q:ac>bc.
[解] (1)x-3=0 (x-2)(x-3)=0,但(x-2)·(x-3)=0x-3=0,故p是q的充分而不必要条件.
(2)两个三角形相似两个三角形全等,但两个三角形全等 两个三角形相似,故p是q的必要而不充分条件.
(3)a>bac>bc,且ac>bca>b,
故p是q的既不充分又不必要条件.
【教材原题·P17例3】
例3 从“充分而不必要条件”“必要而不充分条件”“充要条件”和“既不充分又不必要条件”中选择适当的一种填空.
(1)a≥5是a为正数的________;
(2)四边形的两对角线相等是该四边形为矩形的________;
(3)四边形的一组对边平行且相等是四边形的两组对边分别平行的________;
(4)若x∈R,则x2=2是x=2的________.
[分析] 分别考虑命题“若p,则q”和“若q,则p”的真假性.
[解] (1)a≥5 a>0,a>0a≥5.因此应填“充分而不必要条件”.
(2)四边形是矩形 四边形的两对角线相等,反之不成立,比如等腰梯形.因此应填“必要而不充分条件”.
(3)四边形的一组对边平行且相等 四边形的两组对边分别平行,它们实际上都在描述四边形是平行四边形.因此应填“充要条件”.
(4)x∈R时,x2=2x=2,x=2x2=2.因此应填“既不充分又不必要条件”.
 判断充分条件、必要条件及充要条件的3种方法
(1)定义法:直接判断“若p,则q”以及“若q,则p”的真假.
(2)集合法:即利用集合的包含关系判断.
(3)传递法:充分条件和必要条件具有传递性,即由p1 p2 … pn,可得p1 pn;充要条件也有传递性.
[跟进训练]
1.指出下列各组命题中,p是q的什么条件(“充分而不必要条件”“必要而不充分条件”“充要条件”“既不充分又不必要条件”).
(1)p:x2>0,q:x>0;
(2)p:a能被6整除,q:a能被3整除;
(3)p:两个角不都是直角,q:两个角不相等;
(4)p:A∩B=A,q: UB UA.
[解] (1)p:x2>0,则x>0或x<0,q:x>0,
故p是q的必要而不充分条件.
(2)p:a能被6整除,故也能被3和2整除,q:a能被3整除,
故p是q的充分而不必要条件.
(3)p:两个角不都是直角,这两个角可以相等,
q:两个角不相等,则这两个角一定不都是直角,
故p是q的必要而不充分条件.
(4)∵A∩B=A A B UB UA,
∴p是q的充要条件.
类型2 充要条件的证明
【例2】 求证:一元二次方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根的充要条件是ac<0.
[证明] ①必要性:因为方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根,所以Δ=b2-4ac>0,x1x2=<0(x1,x2为方程的两根),所以ac<0.
②充分性:由ac<0可推得Δ=b2-4ac>0及x1x2=<0(x1,x2为方程的两根).所以方程ax2+bx+c=0有两个相异实根,且两根异号,即方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根.
综上所述,一元二次方程ax2+bx+c=0有一正根和一负根的充要条件是ac<0.
 充要条件的证明策略
(1)要证明一个条件p是q的充要条件,需要从充分性和必要性两个方向进行,即证明两个命题“若p,则q”为真且“若q,则p”为真.
(2)在证明的过程中也可以转化为集合来证明,证明p与q的解集是相同的,证明前必须分清楚充分性和必要性,即搞清楚由哪些条件推证到哪些结论.
提醒:证明时一定要注意,分清充分性与必要性的证明方向.
[跟进训练]
2.求证:关于x的方程ax2+bx+c=0有一个根是1的充要条件是a+b+c=0.
[证明] 假设p:方程ax2+bx+c=0有一个根是1,
q:a+b+c=0.
①证明p q,即证明必要性.
∵x=1是方程ax2+bx+c=0的根,
∴a·12+b·1+c=0,
即a+b+c=0.
②证明q p,即证明充分性.
由a+b+c=0,得c=-a-b.
∵ax2+bx+c=0,
∴ax2+bx-a-b=0,
即a(x2-1)+b(x-1)=0.
故(x-1)(ax+a+b)=0.
∴x=1是方程的一个根.
故方程ax2+bx+c=0有一个根是1的充要条件是a+b+c=0.
类型3 充要条件的应用
【例3】 已知p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0),若p是q的必要而不充分条件,求实数m的取值范围.
联想必要而不充分条件的概念,由此思考命题p与命题q对应集合间存在怎样的包含关系.
[解] p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0).
因为p是q的必要而不充分条件,
所以q是p的充分而不必要条件,
即{x|1-m≤x≤1+m}?{x|-2≤x≤10},
故有或
解得m≤3.
又m>0,
所以实数m的取值范围为{m|0[母题探究]
本例中“p是q的必要而不充分条件”改为“p是q的充分而不必要条件”,其他条件不变,试求m的取值范围.
[解] p:-2≤x≤10,q:1-m≤x≤1+m(m>0).
因为p是q的充分而不必要条件,
设p代表的集合为A,q代表的集合为B,
所以A?B.
所以或
解不等式组得m>9或m≥9,所以m≥9,
即实数m的取值范围是{m|m≥9}.
 应用充分而不必要、必要而不充分及充要条件求参数值(范围)的一般步骤:
(1)根据已知将充分而不必要条件、必要而不充分条件或充要条件转化为集合间的关系.
(2)根据集合间的关系构建关于参数的方程(组)或不等式(组)求解.
1.“x>0”是“x≠0”的(   )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
A [由“x>0” “x≠0”,反之不一定成立.因此“x>0”是“x≠0”的充分而不必要条件.]
2.“x2-4x-5=0”是“x=5”的(  )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
B [由x2-4x-5=0得x=5或x=-1,则当x=5时,x2-4x-5=0成立,但当x2-4x-5=0时,x=5不一定成立.故选B.]
3.若“xA.a≥3 B.a≤-1
C.-1≤a≤3 D.a≤3
B [因为“x4.写出平面内的一个四边形为平行四边形的两个充要条件:充要条件①________;充要条件②________.
[答案] 两组对边分别平行 一组对边平行且相等
回顾本节知识,自我完成以下问题:
1.命题“若p,则q”及其逆命题的真假与充分必要条件间存在怎样的关系?
[提示] 
条件p与结论q的关系 结 论
p q,且qp p是q的充分而不必要条件
q p,且pq p是q的必要而不充分条件
p q,且q p,即p q p是q的充要条件
pq,且qp p是q的既不充分又不必要条件
2.要证明一个命题的充要条件需要证明几个方面?
[提示] 需要证明充分性和必要性两个方面.
课时分层作业(七) 充要条件
一、选择题
1.已知集合A={1,a},B={1,2,3},则“a=3”是“A B”的(  )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
A [∵A={1,a},B={1,2,3},A B,∴a∈B且a≠1,∴a=2或3,∴“a=3”是“A B”的充分而不必要条件.]
2.“|x|=|y|”是“x=y”的(  )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
B [若x=1,y=-1,则|x|=|y|,但x≠y;而x=y |x|=|y|.故选B.]
3.命题p:-1≤x<2的一个必要而不充分条件是(  )
A.-1≤x≤2 B.-1≤x<2
C.0≤x<2 D.0≤x<3
A [-1≤x<2 -1≤x≤2,反之不成立,可得选项A是p的一个必要而不充分条件.故选A.]
4.使“x∈”成立的一个充分而不必要条件是(  )
A.x≥0 B.x<0或x>2
C.x∈{-1,3,5} D.x≤-或x≥3
C [选项中只有x∈{-1,3,5}是使“x∈”成立的一个充分而不必要条件.]
5.给出下列各组条件, 其中p是q的充要条件的是(  )
A.p:ab=0,q:a2+b2=0
B.p:xy≥0,q:|x|+|y|=|x+y|
C.p:m>0,q:方程x2-x-m=0有实数根
D.p:x>2或x<-1,q:x<-1
B [对于A,由pq知,p不是q的充要条件.对于B,由|x|+|y|=|x+y|知x,y要么同为正数,要么同为负数,要么至少一个为零,能得到xy≥0,故是充要条件.对于C,方程x2-x-m=0有实数根,判别式Δ=1+4m≥0,即m≥-,所以qp,∴p是q的充分而不必要条件.对于D,因为pq,所以p不是q的充要条件.故选B.]
二、填空题
6.写出x>1的一个必要而不充分条件________.
x>0(答案不唯一) [设命题P:“x>1”,欲求的条件为Q,
根据必要而不充分条件的定义,得P Q成立,而Q推不出P,因此只要x>a,a<1都能作为条件Q,不妨取a=0,得“x>1” “x>0”;反之,不成立.]
7.已知△ABC,△A1B1C1,两三角形对应角相等是△ABC≌△A1B1C1的________条件.(填“充分而不必要”“必要而不充分”“充要”或“既不充分又不必要”)
必要而不充分 [由两三角形对应角相等△ABC≌△A1B1C1;反之由△ABC≌△A1B1C1 ∠A=∠A1,∠B=∠B1,∠C=∠C1.]
8.“a<”是“一元二次方程x2-x+a=0有实数根”的________条件.(填“充分而不必要”“必要而不充分”“充要”或“既不充分又不必要”)
充分而不必要 [若一元二次方程x2-x+a=0有实数根,则Δ≥0,即1-4a≥0,即a≤,又“a<”能推出“a≤”,但“a≤”不能推出“a<”,
即“a<”是“一元二次方程x2-x+a=0有实数根”的充分而不必要条件.]
三、解答题
9.已知条件p:x<-1或x>3,条件q:x<-m+1或x>m+1(m>0),若条件p是条件q的充分而不必要条件,求实数m的取值范围.
[解] 由题意,设集合A={x|x<-1或x>3},B={x|x<-m+1或x>m+1},
因为条件p是条件q的充分而不必要条件,即集合A是集合B的真子集,
所以或解得m<2,
又m>0,所以实数m的取值范围是{m|010.求关于x的方程ax2+x+1=0至少有一个负实根的充要条件.
[解] ①当a=0时,解得x=-1,满足题意;
②当a≠0时,显然方程没有零根,若方程有两异号实根,则a<0,
若方程有两个负的实根,
则必须满足即0<a≤.
综上,若方程至少有一个负的实根,则a≤.
反之,若a≤,则方程至少有一个负的实根.
因此,关于x的方程ax2+x+1=0至少有一个负实根的充要条件是a≤.
11.(多选题)设全集为U,在下列条件中,是B A的充要条件的有(  )
A.A∪B=B B.( UA)∩B=
C. UA UB D.A∪( UB)=U
BCD [由Venn图可知,BCD都是充要条件.故选BCD.
]
12.二次函数y=ax2+bx+c的图象的顶点在原点的必要而不充分条件是(  )
A.b=0,c=0 B.a+b+c=0
C.c=0,b≠0 D.bc=0
D [若二次函数y=ax2+bx+c的图象的顶点在原点,则-=0,且c=0,所以顶点在原点的充要条件是b=0,c=0,故A是充要条件,B、C是既不充分又不必要条件,D是必要而不充分条件.故选D.]
13.函数y=x2+mx+1的图象关于直线x=1对称的充要条件是________.
m=-2 [若函数y=x2+mx+1的图象关于直线x=1对称,则-=1,即m=-2;反之,若m=-2,则y=x2-2x+1的图象关于直线x=1对称.]
14.已知p:x-3<0,q:2x-3<m.
(1)若p是q的充分而不必要条件,则实数m的取值范围为________;
(2)若p是q的必要而不充分条件,则实数m的取值范围为________.
(1){m|m>3} (2){m|m<3} [由x-3<0,得x<3;由2x-3<m,得x<(m+3).
(1)若p是q的充分而不必要条件,
则{x|x<3}?,
∴(m+3)>3,解得m>3.
(2)若p是q的必要而不充分条件,则?{x|x<3},
∴(m+3)<3,解得m<3.]
15.从①{x|a-1≤x≤a};②{x|a≤x≤a+2};③{x|≤x≤+3}三个条件中任选一个,补充在下面问题中,若问题中的a存在,求a的值;若a不存在,请说明理由.
已知集合A=______,B={x|1≤x≤3}.若“x∈A”是“x∈B”的充分而不必要条件,求实数a的取值范围.
[解] 由题意知,A≠ ,B={x|1≤x≤3}.
当选条件①时,因为“x∈A”是“x∈B”的充分而不必要条件,所以A?B,解得2≤a≤3.
所以实数a的取值范围是2≤a≤3.
当选条件②时,因为“x∈A”是“x∈B”的充分而不必要条件,所以A?B,不存在a的值满足题意.
当选条件③时,因为“x∈A”是“x∈B”的充分而不必要条件,所以A?B,该不等式组无解,
故不存在a的值满足题意.
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