1.4 充分条件与必要条件
人教 A 版 · 本节 3 页原书扫描(原文)+ 本站重写的讲解与习题详解考过 36 题 ↓
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本节的知识树
2 概念 · 最深 1 层。根是引本节作教材出处的实体,长链由 `prereqs` 构建期派生——源里只有最小一步。
考过本节的真题
共 36 道
- 浙江 2008 · q03「」与「」互不蕴含 · 两个反例、一个乘积、一张 平面经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2008 · q15 在 上的最大值为 ,求 · 值域两端一起顶到 经由 必要条件
- 浙江 2008 · q17三角形上恒有 ,求 的区域面积 · 只有三个顶点说了算经由 必要条件
- 浙江 2008 · q20求 使 为常数 · 先把含动点的那一块提干净,再逼它等于常数经由 必要条件
- 浙江 2009 · q02两头各推一次都通 · 定义法正逆两趟 / 画到 平面上比两块区域 / 把 、 当成一元二次方程的两根经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2010 · q04两式只差一个 sin x,却差出一条反例带 · 临界点反例 / 解集比包含 / 看谁先穿过 y=1经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2011 · q07 整个躺在 里,却远远填不满——分母的符号才是这题的全部经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2011 · q11 本来就对称——偶不偶,全看 的折点落在哪经由 必要条件
- 浙江 2011 · q21两条切线不是两个对象——它们的斜率是同一个二次方程的两根经由 必要条件
- 浙江 2012 · q03让两条直线平行的 有两个 —— 「代进去成立」只答得了充分性经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2012 · q08三条路都落到同一个数 ——它必然大于 ,原卷那句条件因此无解经由 必要条件
- 浙江 2012 · q17两个因式必须处处同号—— 是那个" 自己消掉"的特值,一步把 逼成 经由 必要条件
- 浙江 2013 · q04一个点被一整串点真包含 · 「 是奇函数」比「」宽得多经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2014 · q02平方根成对出现 · 左边一个点、右边两个点,只能是充分不必要经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2014 · q07一个 两处用 · 幂函数的凹凸与对数的升降必须指向同一侧经由 必要条件
- 浙江 2015 · q06 数的是「恰好属于一个」的元素:两个命题都成立经由 必要条件
- 浙江 2015 · q19「关于直线对称」拆成垂直加中点 · 中点的纵坐标被钉死在 经由 必要条件
- 浙江 2016 · q08两式相加把 c 消干净:只有 D 的零点集是个圆,跑不到无穷远经由 充分条件
- 浙江 2016 · q15「对任意单位向量」= 两条对角线都不超过 ,于是 经由 必要条件
- 浙江 2017 · q01两个开区间求并集 · 数轴上取「至少落进一条」,或用「并集必含两边」直接排除经由 必要条件
- 浙江 2018 · q06 是 的充分不必要条件经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2019 · q04公式是题面白送的,分全在读图 · 俯视图切成两个直角梯形得 ,或只用「体积必是 的倍数」刷掉三个选项经由 必要条件
- 浙江 2019 · q05和被压住则积被压住,反过来不行 · 基本不等式给充分性、一个点毁必要性;或画成两块地看谁装得下谁经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2019 · q09减掉 之后只剩「一条射线 一条三次曲线」· 分段各数一次零点,或把 分离成一条水平线经由 必要条件
- 浙江 2019 · q10四个选项都在说「对任意首项」· 正面估到 以上,或用一条判据造出三条常数列经由 必要条件
- 浙江 2020 · q06「三线共面」与「三线两两相交」谁推得出谁 · 一个反例断掉充分性,再用平面的基本事实立起必要性经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2020 · q09三个零点写在题面上(、、)· 「 在 上」等价于「最大的**变号**零点 」;解集是「两根全负」加一条 的射线,故只有 必然经由 必要条件
- 浙江 2020 · q21椭圆与抛物线的公共点 · 中点落在抛物线上,把 p 的最大值逼出来经由 必要条件
- 浙江 2021 · q03向量数量积等式是向量相等的必要不充分条件经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2021 · q07由图象选函数 · 奇偶性刷掉 A、B,导数单调性刷掉 C经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2022 · q01两个列举法集合求并集 · 合成一张名单,公共元素只写一次经由 必要条件
- 浙江 2022 · q04判断 sin x=1 与 cos x=0 的充分必要关系 · 两个方向分开判,反例只需一个经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2022 · q09含参绝对值不等式恒成立 · 代 x=b 定住 b,看两端斜率定住 a经由 必要条件
- 浙江 2022 · q20等差数列里塞出等比三项 · 判别式定有解,或分离对勾函数看值域经由 必要条件
- 浙江 2023 · q07等差与「前 n 项和均值」等差 · 充要条件,正反各证或共用一座桥经由 必要条件、充分条件
- 浙江 2024 · q19(i, j)-可分数列三问 · 先化成 1 到 4m+2,再穷举、构造、计数放缩经由 充分条件
讲解
本站对这一节的重写(不是原书转写):顺序可重组、推导可补全,目标是易读易学 + 与真题关联。原文以上方扫描图为准。
这一节引入两个词:充分条件与必要条件。它们不是新的数学对象,而是给” 这件事”起的两个名字——同一支箭,站在箭尾说话就叫充分,站在箭头说话就叫必要。 真正难的从来不是定义,而是别把方向弄反。
课本按”先思考、再定义、再例题”的顺序展开;这里换成操作顺序:先把箭头与两个名字的对应关系 钉死,再给一套”拿到一道题先做什么”的判断流程,最后收集容易翻车的几处。
一、一支箭,两个名字
先约定说法。用语言、符号或式子表达的、可以判断真假的陈述句叫做命题;判断为真的是真命题, 判断为假的是假命题。中学数学里的许多命题写成”若 ,则 “的形式,其中 叫条件、 叫结论。
“若 ,则 “为真,意思是由 通过推理可以得出 ,记作
这一件事有两个名字:
两个名字说的是同一支箭,只是站的位置不同。怎么记住不弄反,有两个都可靠的办法:
办法一,按箭尾箭头记。 箭射出的那一端()是充分条件,箭射到的那一端() 是必要条件。一句口诀:“由充分推出必要”——念一遍就知道箭从哪边指向哪边。
办法二,按”够不够”与”缺不缺”记。 说 是 的充分条件,是说有 就够了, 足以保证 成立;说 是 的必要条件,是说没有 就一定没有 , 是 少不了的。 后半句正是课本页边那个注解的意思:如果 不成立,则 一定不成立,所以 对于 而言是必要的。
反过来,如果”若 ,则 “是假命题,即由 推不出 ,记作 , 这时 不是 的充分条件, 也不是 的必要条件。一句话否定两件事—— 这条对称性是这一节最省事的地方:判断一个方向,两个名字同时定下来。
二、判断的流程:一个方向,两种手段
拿到” 是不是 的充分条件”或” 是不是 的必要条件”,先做同一件事: 把它翻译成一个命题的真假。
| 问的是 | 要判断的命题 | 真则 | 假则 |
|---|---|---|---|
| 是不是 的充分条件 | 若 ,则 | 是充分条件 | 不是充分条件 |
| 是不是 的必要条件 | 若 ,则 | 是必要条件 | 不是必要条件 |
两行要判断的是同一个命题。所以整节的动作只有一个:判断”若 ,则 “的真假。 而判断真假只有两种手段,用哪一种取决于你猜它真还是假:
手段一(猜它真):找一条定理,或给出推理。 课本例 1 的前三问都是这一种—— “四边形的两组对角分别相等”是平行四边形的判定定理,“两个三角形的三边成比例”是相似三角形的 判定定理,“菱形的对角线互相垂直”是菱形的性质定理。 它们都给出了 ,于是 是 的充分条件。
这里有一条值得单独记住的观察:每一条判定定理都给出了相应结论的一个充分条件, 每一条性质定理都给出了相应条件的一个必要条件。初中学过的那一整套判定与性质, 在这一节里全部变成了充分条件与必要条件的例子——不是新知识,是给旧知识换一套说法。
手段二(猜它假):举一个反例。 要否定”若 ,则 “,只需要找到一个同时满足 ” 成立”与” 不成立”的例子。课本例 1 的第 (4) 问用 : 但 , 所以由 推不出 。第 (6) 问用 :两个都是无理数, 但 是有理数。
反例只需要一个,而且只需要举出来、不需要证明它有代表性。 这是本节最高效的动作: 证明一个命题为真要对所有情形负责,否定它只要一个特例。
而且反例常常不用另找——它就长在你刚验过的那个正例旁边。 判「若 ,则 」时, 人们通常先代一个具体值把正向走通;这一步会顺手交出一个满足 的具体对象。 如果 的表述里含有一个多对一的运算——平方、绝对值、、—— 那就把这个对象沿着那个运算的”另一支”挪一下,反例现成。
课本例 1 第 (4) 问的 推不出 就是最简版:平方把 与 压成同一个值, 所以""这个条件天生比""松。浙江 2014 年第 2 题把同一件事搬到复数上—— 判""是""的什么条件:正向代入验的是 , 而任何数与它的相反数平方相同,于是 也满足右边、却不满足左边,反例一秒到手。
这给出一条读题时就能用的预判:条件里出现平方、绝对值或三角函数,那一边多半更松。 预判不能代替判断,但它告诉你该往哪个方向找反例——省下的正是这类题的全部时间。
三、条件不唯一:一个结论可以有很多充分条件
课本用两处”思考”点出同一件事,值得当成结论记住:
- 给定结论 ,使 成立的条件 不唯一。“两组对边分别相等""一组对边平行且相等” “两条对角线互相平分”都是”四边形是平行四边形”的充分条件——平行四边形有几条判定定理, 就有几个充分条件。
- 给定条件 ,由 能推出的结论 也不唯一。“四边形是平行四边形”能推出 “两组对角分别相等""两组对边分别相等""一组对边平行且相等”,它们都是它的必要条件。
所以” 是 的充分条件”绝不意味着”只有 才能推出 ”,” 是 的必要条件” 也绝不意味着” 只能推出 “。把”充分”读成”唯一”,是这一节最常见的理解偏差。
四、易错清单
按失分频率排:
- 方向记反。 只记一句”由充分推出必要”,遇到题先把箭画出来再说话。
- 把”是充分条件”读成”只有它才行”。 充分条件不唯一(第三节)。
- 否定时不举反例,改成讲道理。 要说” 推不出 “,最短最硬的路是给出一个具体的 或一个具体的图形。 推不出 ,写一句”因为还可能是 “就够, 不需要解释为什么。
- 只验一个方向就下”充要”的结论。 这一节只讲一个方向;两个方向都成立时的名字是 充要条件,那是下一小节的内容。做题时看清问的是哪一个。
- 搞错谁是 、谁是 。 题目常把条件与结论写成两个并列的短句(""与""), 到底是”若 则 “还是反过来,取决于题干里”是……的条件”这句话的主语。 读题时先把它写成”若…,则…”的样子,再判断。
五、本节的练习在哪
课本给这一小节配的三道「练习」印在第 27 页上,而第 27 页在版式上已经排进了下一小节 §1.4.2 的开头(课本的小节划分与页面边界并不对齐,这在全书是常态)。 所以这三道题的详解写在 §1.4.2 那一份「习题详解」里——它与题面所在的那一页同住一处, 读者点进 §1.4.2 就能看到。本节页面上因此没有「习题详解」这一块。
六、这一节考过的真题(怎么用它们)
页面下方”考过本节的真题”那一段是构建期从知识图谱派生出来的完整清单,都经由概念 充分条件、必要条件连过来。下面挑四组,按组读最省力——只有第一组长得像逻辑题。
第一组:直接问充分必要关系(本节的标准形态)。
- 先做 2022 年第 4 题:判断 与 之间的充分必要关系。 做法正是第二节那套流程:两个方向分开判,一个方向找推理(由 与 得 ),另一个方向找反例,反例只需要一个 (取 ,此时 而 );
- 再看 2021 年第 3 题:""是""的 什么条件(答案:必要不充分)。移项得 ,说明的只是 与 垂直——垂直不等于是零向量,取 、 、 就是反例。它是第三节”条件不唯一”的具体样子: 能推出同一条等式的情形很多,所以反过来推不回去;
- 然后是 2020 年第 6 题:“三条直线两两相交”与”这三条直线共面”,一个方向用反例断掉 (正方体一个顶点处的三条棱两两相交却不共面),另一个方向靠平面的基本事实立起来。 它是第二节两种手段各用一次的立体几何版。
- 顺带做 2014 年第 2 题:这一组里动作最少的一道——正向一次代入、反向一个反例, 而反例就是正向那个 取相反数。它是第二节末尾那条预判的标准样板: 右边带平方,右边就更松;
第二组:题面里一个”充分""必要”都没有,可解题的动作就是找必要条件去筛。
- 2021 年第 7 题(由图象选函数):先用奇偶性刷掉两个选项,再用单调性刷掉一个。 每一次”刷”都是拿一条正确选项必须满足的性质——也就是一条必要条件——去淘汰, 这正是排除法的逻辑内核;
- 2022 年第 1 题(两个列举法集合求并集):有一条路根本不算并集,只用”并集必须包含 两边的每个元素”这条必要条件筛四个选项;
- 2020 年第 9 题( 在 上恒成立, 问四个选项里哪个必然成立):“必然成立”就是”是题设的必要条件”,题面把本节的词换成 白话藏了起来。这道题还把本节最有用的那个不对称摆到明面上: 否掉一个选项只要造一个反例,肯定一个选项却必须证明。取 与取 、 各造一组, 三个选项当场出局,剩下的那一个再单独证。这是”反例只需要一个”在选择题里的标准用法。
第三组:正反两个方向都得动手证。
- 2023 年第 7 题:把”数列 是等差数列”与”前 项和的均值成等差”两件事对照, 要求判断充要关系。它的难点不在逻辑,在于两个方向都是真证明—— 正是”一个方向一次判断”这条流程重复两遍。
第四组:必要性探路 + 充分性回验(压轴题里的真实用法)。
- 2022 年第 9 题与 2022 年第 20 题:关键动作都是”先找一个必要条件把参数定住, 再回头验它充分”(代一个特殊值得到必要条件,再验证一般情形)。这两道题说明本节的词 不是考点,是工具:它给”先猜后验”这套做法起了名字,让你说得清自己手上那个范围是哪一半;
- 2015 年第 19 题(椭圆上两点关于一条直线对称,求参数 的范围)把这套动作搬进了解析几何。 它的一条解法用点差法:把两个端点分别代进椭圆方程再相减。 这一串变形从头到尾只用了”、 在椭圆上”,没有一处用回”这两点真的存在”—— 所以它推出来的一切都只是必要条件。点差法对一对共轭虚点照样成立, 哪怕那条弦根本不存在,式子也照写不误(本节第二节说的”一个方向一次判断”, 在这里就是”你刚才只走了一个方向”)。于是必须补上充分性: 中点落在椭圆内部时那条弦才真的存在,再回头验一遍它的中点确实还是原来那个点。 凡是”代入、相减、约掉”这类只吃条件、不回看结论的变形,产物一律先当必要条件收着, 这条习惯比记住”充分""必要”两个词有用得多;
- 最后是 2024 年第 19 题:定义新概念”可分数列”后逐问判定,读题时要把定义里的 “存在……使得……”准确翻译成条件与结论。这道题是这一节的上限—— 逻辑用语的价值不在做逻辑题,在于把一段绕口的题面读准。
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1.4 充分条件与必要条件
在初中,我们已经对命题有了初步的认识。一般地,我们把用语言、符号或式子表达的,可以判断真假的陈述句叫做命题。判断为真的语句是真命题,判断为假的语句是假命题。中学数学中的许多命题可以写成“若 ,则 ”“如果 ,那么 ”等形式。其中 称为命题的条件, 称为命题的结论。本节主要讨论这种形式的命题。下面我们将进一步考察“若 ,则 ”形式的命题中 和 的关系,学习数学中的三个常用的逻辑用语——充分条件、必要条件和充要条件。
1.4.1 充分条件与必要条件
思考
下列“若 ,则 ”形式的命题中,哪些是真命题?哪些是假命题?
(1) 若平行四边形的对角线互相垂直,则这个平行四边形是菱形;
(2) 若两个三角形的周长相等,则这两个三角形全等;
(3) 若 ,则 x=1;
(4) 若平面内两条直线 a 和 b 均垂直于直线 l,则 .
在命题(1)(4)中,由条件 通过推理可以得出结论 ,所以它们是真命题.在命题(2)(3)中,由条件 不能得出结论 ,所以它们是假命题
一般地,“若 ,则 ”为真命题,是指由 通过推理可以得出 。这时,我们就说,由 可以推出 ,记作
并且说,p 是 q 的充分条件(sufficient condition),q 是 p 的必要条件 (necessary condition).
● ●
①此时,如果 q 不成立,则 p 一定不成立。所以,q 对于 p 成立而言是必要的。请举例说明。
如果“若 ,则 ”为假命题,那么由条件 不能推出结论 ,记作 。此时,我们就说 不是 的充分条件, 不是 的必要条件。
上述命题(1)(4)中的 是 的充分条件, 是 的必
要条件,而命题(2)(3)中的 不是 的充分条件, 不是 的必要条件.
例1 下列“若 ,则 ”形式的命题中,哪些命题中的 是 的充分条件?
(1) 若四边形的两组对角分别相等, 则这个四边形是平行四边形;
(2) 若两个三角形的三边成比例,则这两个三角形相似;
(3) 若四边形为菱形, 则这个四边形的对角线互相垂直;
(4) 若 ,则 x=1;
(5) 若 a=b,则 ac=bc;
(6) 若 x, y 为无理数,则 xy 为无理数.
解:(1)这是一条平行四边形的判定定理, ,所以 是 的充分条件.
(2)这是一条相似三角形的判定定理, ,所以 是 的充分条件.
(3)这是一条菱形的性质定理, ,所以 是 的充分条件.
• •
(4)由于 ,但 , ,所以p不是q的充分条件.
举反例是判断一个命题是假命题的重要方法.
(5) 由等式的性质知, ,所以 p 是 q 的充分条件.
(6) 为无理数,但 为有理数, ,所以 p 不是 q 的充分条件.
思考
例 1 中命题(1)给出了“四边形是平行四边形”的一个充分条件,即“四边形的两组对角分别相等”。这样的充分条件唯一吗?如果不唯一,那么你能再给出几个不同的充分条件吗?
我们说 是 的充分条件,是指由条件 可以推出结论 ,但这并不意味着只能由这个条件 才能推出结论 。一般来说,对给定结论 ,使得 成立的条件 是不唯一的。例如,我们知道,下列命题均为真命题:
①若四边形的两组对边分别相等,则这个四边形是平行四边形;
②若四边形的一组对边平行且相等,则这个四边形是平行四边形;
③若四边形的两条对角线互相平分,则这个四边形是平行四边形。所以,“四边形的两组对边分别相等”“四边形的一组对边平行且相等”“四边形的两条对角线互相平分”都是“四边形是平行四边形”的充分条件。
事实上,例1中命题(1)及上述命题①②③均是平行四边形的判定定理.所以,平行四边形的每一条判定定理都给出了“四边形是平行四边形”的一个充分条件,即这个条件能充分保证四边形是平行四边形。类似地,平行线的每一条判定定理都给出了“两直线平行”的一个充分条件,例如“内错角相等”这个条件就充分保证了“两条直线平行”。
一般地,数学中的每一条判定定理都给出了相应数学结论成立的一个充分条件.
例2 下列“若 ,则 ”形式的命题中,哪些命题中的 是 的必要条件?
(1)若四边形为平行四边形,则这个四边形的两组对角分别相等;
(2) 若两个三角形相似,则这两个三角形的三边成比例;
(3) 若四边形的对角线互相垂直, 则这个四边形是菱形;
(4) 若 x=1,则 ;
(5) 若 ac = bc,则 a = b;
(6) 若 xy 为无理数,则 x,y 为无理数.
解:(1)这是平行四边形的一条性质定理, ,所以, 是 的必要条件.
(2) 这是三角形相似的一条性质定理, ,所以,q 是 p 的必要条件.
(3)如图1.4-1,四边形ABCD的对角线互相垂直,但它不是菱形, ,所以, 不是 的必要条件.
(4)显然, ,所以, 是 的必要条件.
(5)由于 ,但 , ,所以,q不是p的必要条件.

(6)由于 为无理数,但 不全是无理数,,所以, 不是 的必要条件。
图1.4-1
一般地,要判断“若 ,则 ”形式的命题中 是否为 的必要条件,只需判断是否有“”,即“若 ,则 ”是否为真命题.
思考
例 2 中命题(1)给出了“四边形是平行四边形”的一个必要条件,即“这个四边形的两组对角分别相等”。这样的必要条件是唯一的吗?如果不唯一,你能给出“四边形是平行四边形”的几个其他必要条件吗?
我们说 是 的必要条件,是指以 为条件可以推出结论 ,但这并不意味着由条件 只能推出结论 。一般来说,给定条件 ,由 可以推出的结论 是不唯一的。例如,下列命题都是真命题:
①若四边形是平行四边形,则这个四边形的两组对边分别相等;
②若四边形是平行四边形,则这个四边形的一组对边平行且相等;