逻辑 01 充分条件、必要条件、充要条件

陈一男学习网站[ ChenYinan.com ] - 中国数学学会 - 中国院士 - GeoGebra - 数学基础

1. 充分条件

定义：如果有两个命题\(A\)和\(B\)，当\(A\)成立时，\(B\)一定成立，那么\(A\)是\(B\)的充分条件。可以表示为\(A\Rightarrow B\)，意思是“\(A\)推出\(B\)”。

示例：

命题\(A\)：“一个三角形是等边三角形”，命题\(B\)：“这个三角形的三个内角相等”。因为等边三角形的定义就是三个边相等，根据三角形内角和定理和等边对等角的性质，当一个三角形是等边三角形时，它的三个内角一定相等，所以\(A\)是\(B\)的充分条件。

设\(x\in R\)，命题\(A\)：\(x = 2\)，命题\(B\)：\(x^{2}=4\)。当\(x = 2\)时，\(x^{2}=4\)成立，所以\(A\)是\(B\)的充分条件。

2. 必要条件

定义：如果有两个命题\(A\)和\(B\)，当\(B\)成立时，\(A\)一定成立，那么\(A\)是\(B\)的必要条件。可以表示为\(B\Rightarrow A\)。

示例：

命题\(A\)：“一个数能被\(3\)整除”，命题\(B\)：“这个数的各位数字之和能被\(3\)整除”。根据能被\(3\)整除的数的特征，一个数各位数字之和能被\(3\)整除，这个数才能被\(3\)整除。所以当一个数能被\(3\)整除时，它的各位数字之和一定能被\(3\)整除，即\(B\)是\(A\)的必要条件。

命题\(A\)：“四边形是正方形”，命题\(B\)：“四边形是矩形”。因为正方形是特殊的矩形，所以当一个四边形是正方形时，它一定是矩形，那么\(B\)是\(A\)的必要条件。

3. 充要条件

定义：如果有两个命题\(A\)和\(B\)，\(A\)既是\(B\)的充分条件，又是\(B\)的必要条件，那么\(A\)是\(B\)的充要条件，也可以说\(B\)是\(A\)的充要条件，记作\(A\Leftrightarrow B\)，意思是\(A\)等价于\(B\)。

示例：

命题\(A\)：“一个三角形是等腰三角形”，命题\(B\)：“这个三角形有两条边相等”。因为等腰三角形的定义就是有两条边相等的三角形，所以当一个三角形是等腰三角形时，它一定有两条边相等；反之，当一个三角形有两条边相等时，它就是等腰三角形。所以\(A\)是\(B\)的充要条件。

设\(a,b\in R\)，命题\(A\)：\(a + b=0\)，命题\(B\)：\(a=-b\)。显然，当\(a + b = 0\)时，\(a=-b\)；当\(a=-b\)时，\(a + b = 0\)，所以\(A\)是\(B\)的充要条件。

如何判断一个条件是充分条件还是必要条件？

1. 定义法

充分条件：

首先明确充分条件的定义，即如果条件\(A\)成立能保证结论\(B\)成立，那么\(A\)是\(B\)的充分条件。

例如，对于命题“若\(x = 1\)，则\(x^{2}=1\)”。当\(x = 1\)这个条件满足时，\(x^{2}=1\)这个结论必然成立。所以\(x = 1\)是\(x^{2}=1\)的充分条件。

必要条件：

按照定义，如果结论\(B\)成立必须要有条件\(A\)成立，那么\(A\)是\(B\)的必要条件。

例如，对于命题“若一个数能被\(4\)整除，则这个数能被\(2\)整除”。一个数能被\(4\)整除时肯定能被\(2\)整除，反过来，一个数要能被\(4\)整除，它必须能被\(2\)整除，所以“能被\(2\)整除”是“能被\(4\)整除”的必要条件。

2. 集合法

原理：

把条件\(A\)和结论\(B\)对应的集合分别设为\(A\)和\(B\)。如果\(A\subseteq B\)，那么\(A\)是\(B\)的充分条件。这是因为\(A\)中的元素都在\(B\)中，所以当满足\(A\)的情况时，必然满足\(B\)。

例如，设\(A=\left\{x\vert x > 3\right\}\)，\(B=\left\{x\vert x > 2\right\}\)。因为\(A\)中的元素都满足\(x > 3\)，而\(x > 3\)必然满足\(x > 2\)，所以\(A\subseteq B\)，\(x>3\)是\(x > 2\)的充分条件。

如果\(B\subseteq A\)，那么\(A\)是\(B\)的必要条件。因为\(B\)中的元素都在\(A\)中，所以只有满足\(A\)的情况，\(B\)才能成立。

例如，设\(A=\left\{x\vert x是整数\right\}\)，\(B=\left\{x\vert x是偶数\right\}\)。因为\(B\)中的元素（偶数）都是\(A\)中的元素（整数），所以\(B\subseteq A\)，“是整数”是“是偶数”的必要条件。