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量词、否定与参数中的存在性
“所有对象都满足”与“至少有一个对象满足”决定了问题完全不同的解法。
联结词与量词的否定:四条基本规则
设 为讨论域 上的谓词。全称量词 表示每个、任意、所有;存在量词 表示至少一个,不表示恰好一个。
第一条说“不全成立”就是至少一项失败;第二条说“至少一项成立”失败就意味着全部失败。第三条说明全称命题的反例只需一个;第四条说明“不存在成功对象”要求所有对象均失败。
否定时讨论域不变,否定的是域内条件。例如“对每个正实数 ,”的否定是“存在正实数 ,”;不能把正实数也改成非正实数。取 就是反例。
有多重量词时逐层交换量词并保留顺序,例如
不能把 随意换成 。如果讨论域为空,全称陈述按定义为真、存在陈述为假,上述否定规则仍成立。
不等关系与唯一性的否定
对实数 ,否定 得 ,否定 得 ;否定 得 。等号应放在哪一侧,由两种情形是否互斥且穷尽决定。
“恰有一个对象满足条件”包含存在性和唯一性两部分,因此它的否定包括两种可能:没有对象满足,或至少有两个不同对象满足。例如“方程恰有一个实根”的否定允许无实根,也允许有两个或更多不同实根,不能只写“有两个实根”。
多重量词中的选择依赖
在 中,允许根据已经给出的 选择 ,不同 可以对应不同的 。在 中,必须先选定同一个 ,使它对所有 都有效。
后一陈述能推出前一陈述:把同一个 用于每个 即可。反向通常不成立,下面的实数大小关系给出反例。逐层否定时保留量词次序,只交换量词类型并否定最内层条件;不能把“按 选择”的对象擅自改成“与 无关”的常量。
例:量词顺序
为真,取 即可。交换顺序得到 ,为假;对任何候选 ,取 就产生反例。
边界
空集上的全称命题为真,存在命题为假。涉及参数使定义域变空的题目,应先确认题目是否约定定义域非空。
例:恒成立和存在
在 上, 恒成立当且仅当 ;至少对一个 成立当且仅当 。区间改成 ,后一个条件改为 ,说明端点是否取得必须检查。
例:恒成立与存在成立的参数差异
设 ,讨论 。配方为 ,其中 的值域是 。
若要求对所有 成立,就要最小值 ,故 。若只要求存在一个 成立,就要最大值 ,故 。取等时分别由 和 或 实现。
严格不等式要另外检查端点:在开区间上,函数可能只有上界、下界而没有最值。例如 时,“所有 ”允许 。不能未经检查把严格不等式机械地改成“参数严格大于最大值”。
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先修:命题、充分条件与必要条件。
同主题:命题、充分条件与必要条件 · 集合划分、封闭性与有限结构。