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H 逻辑与反例

对应考纲 Section 2: MR1.1-MR1.8(Arg1-Arg4, Prf1, Err1) 对应 Paper: P2 核心(逻辑推理与证明) 建议课时: 2 课时 | 目标题量: 23 题


小节内容对应考纲历年真题频率课时
H1命题逻辑基础Arg18 年 11 次0.5
H2充分必要条件Arg28 年 6 次0.5
H3反例构造Prf1, Err18 年 12 次1

命题:能够判断真假的陈述句。

TMUA 考纲涉及的逻辑联结词:

联结词含义数学表示
and同时成立ABA \land B
or(inclusive)至少一个成立ABA \lor B
not否定¬A\neg A

⚠️ 注意:TMUA 的 or包含性或(inclusive or),即 AABB 或两者都成立。

考纲明确要求的四种条件命题形式:

形式含义数学表示
if A then BA 成立时 B 必成立ABA \Rightarrow B
A if BB 成立时 A 必成立BAB \Rightarrow A(注意反向!)
A only if BA 成立仅当 B 成立ABA \Rightarrow B
A if and only if BA 与 B 同时成立或同时不成立ABA \Leftrightarrow B

⚡ 关键记忆

  • A only if B 等价于 if A then B(A 成立 → B 必成立)
  • A if B 等价于 if B then A(B 成立 → A 必成立)
  • if and only if 要求双向成立,即等价

给定原命题 ABA \Rightarrow B

命题类型形式与原命题真假关系
逆命题(converse)BAB \Rightarrow A无关:原命题真,逆命题未必真
否命题¬A¬B\neg A \Rightarrow \neg B无关:原命题真,否命题未必真
逆否命题(contrapositive)¬B¬A\neg B \Rightarrow \neg A等价:原命题与逆否命题同真同假

推导逆否命题等价性(理解而非记忆):

原命题 if A then B 为真,意味着 A 成立时 B 必成立。若 B 不成立,则 A 必不成立(否则会推出 B 成立),即 if not B then not A

⚠️ 易错点:学生常混淆 not A implies not B(否命题)与 not B implies not A(逆否命题)。记住:逆否命题要反转 A 和 B 的位置

1.4 全称命题与存在命题 [Arg3, Arg4]

Section titled “1.4 全称命题与存在命题 [Arg3, Arg4]”
命题类型含义数学表示
for all对所有元素成立\forall
for some至少存在一个成立\exists(至少一个)
there exists存在\exists

否定规则

原命题否定
for all xx, P(x)P(x)there exists xx such that not P(x)P(x)
there exists xx such that P(x)P(x)for all xx, not P(x)P(x)
for some xx, P(x)P(x)for all xx, not P(x)P(x)

⚡ 快速记忆:否定时,for allthere existsthere existsfor all,结论取反。


定义

  • A 是 B 的充分条件:A 成立 ⇒ B 成立(ABA \Rightarrow B
  • A 是 B 的必要条件:B 成立 ⇒ A 成立(BAB \Rightarrow A),即 A 不成立则 B 必不成立
  • A 是 B 的充要条件:A ⇔ B,双向成立

形象理解

  • 充分条件:有 A 就够了(充分保证 B)
  • 必要条件:没 A 就不行(B 必须依赖 A)

判断步骤

  1. 明确命题方向:条件 ⇒ 结论
  2. 验证正向:条件成立时结论是否必成立?
  3. 验证反向:结论成立时条件是否必成立?

⚡ 快速判断技巧

问题判断方法
A 是否充分?验证 ABA \Rightarrow B 是否成立
A 是否必要?验证 ¬A¬B\neg A \Rightarrow \neg B(或 BAB \Rightarrow A)是否成立
A 是否充要?验证 ABA \Leftrightarrow B 双向是否都成立

⚠️ 典型错误

  • 混淆 if A then BA if B
  • 认为 A sufficient for B 等价于 A necessary for B
  • 忽略隐含条件(如定义域、前提假设)

例子: 命题:If $x^2 = 4$, then $x = 2$.

  • x2=4x^2 = 4x=2x = 2必要条件吗?否。x=2x = -2 也满足 x2=4x^2 = 4
  • x2=4x^2 = 4x=2x = 2充分条件吗?否。x=2x = -2 也满足 x2=4x^2 = 4
  • x=2x = 2x2=4x^2 = 4充分条件吗?是。x=2x = 2x2=4x^2 = 4

反例:满足命题假设但不满足结论的实例。

作用:一个反例足以推翻一个全称命题

适用场景

  • 原命题形式:for all x, P(x)if A then B
  • 需要证明命题不成立时,构造反例即可

策略一:边界值法 取定义域边界或特殊值(如 x=0,1,1x = 0, 1, -1)。

策略二:极端值法 取使条件取极端值的数(如极大、极小、无穷)。

策略三:分段验证法 对分段定义的命题,在各段内分别找反例。

策略四:奇偶性检验法 涉及整数命题时,检验奇偶性差异。

⚡ TMUA 常见反例类型

命题类型常用反例
函数性质命题f(x)=xf(x) = xf(x)=x2f(x) = x^2(简单函数)
数论命题n=1,2,3n = 1, 2, 3 或合数 n=4,6n = 4, 6
代数不等式命题取边界值或使不等式反转的值
几何命题特殊三角形(等边、等腰)

TMUA 要求识别伪证明中的逻辑错误。

常见错误类型

错误类型例子
等式除法错误ab=acab = acb=cb = c(当 a=0a = 0 时失效)
三角函数推断错误sinA=sinB\sin A = \sin BA=BA = B(实际 A=BA = BA+B=180°A + B = 180°
不等式乘法错误a<b,c<da < b, c < dac<bdac < bd(当含负数时失效)
遗漏前提条件忽略定义域限制、隐含假设
循环论证用结论证明结论
逆命题误用用逆命题代替原命题

场景技巧
判断命题真假验证逆否命题(同真同假),比直接验证更容易
判断充分/必要画双向箭头:充分 ⇒ 向前,必要 ⇐ 向后
推翻全称命题一个反例即可,优先试边界值 n=0,1,2n = 0, 1, 2
if and only if 命题需双向验证,只验证单向会漏判
or 的命题TMUA 的 or 是包含性,三个情况都要考虑
否定命题for allthere exists,结论取反

  • A only if B 等价于 if A then B不是 A if B
  • A if B 等价于 if B then A不是 if A then B
  • ❌ 逆命题与原命题真假无关,逆否命题才等价
  • ❌ 反例推翻的是全称命题,存在命题需要证明无反例
  • sinA=sinB\sin A = \sin B 不推出 A=BA = B(还有 A+B=180°A + B = 180°
  • ab=acab = ac 不推出 b=cb = c(当 a=0a = 0 时)

题目:五个密封瓮 P, Q, R, S, T 各装有相同数量 nn 的球(n>0n > 0)。各瓮附有陈述如下:

  • P:装有 1 或 4 个球
  • Q:装有 2 或 4 个球
  • R:装有超过 2 个且少于 5 个球
  • S:装有 1 或 2 个球
  • T:装有少于 3 个球

恰好一个瓮的陈述为真。找出是哪个瓮。

【题目分析】 本题考查逻辑推理。五个瓮装有相同数量 nn,每个陈述对应 nn 的取值集合。恰有一条为真意味着其余四条必须为假。关键观察各陈述集合的重叠关系。

【解题步骤】 第一步:将各陈述转化为取值集合。

陈述含义nn 的取值集合
P1 或 4{1,4}\{1, 4\}
Q2 或 4{2,4}\{2, 4\}
R>2>2<5<5{3,4}\{3, 4\}
S1 或 2{1,2}\{1, 2\}
T<3<3{1,2}\{1, 2\}

第二步:逐值验证,找出仅使一条陈述为真的 nn

  • n=1n = 1:P 真,S 真,T 真(三真,矛盾)
  • n=2n = 2:Q 真,S 真,T 真(三真,矛盾)
  • n=3n = 3:R 真,其余全假(P 假:3{1,4}3 \notin \{1,4\};Q 假:3{2,4}3 \notin \{2,4\};S 假:3{1,2}3 \notin \{1,2\};T 假:333 \ge 3
  • n=4n = 4:P 真,Q 真,R 真(三真,矛盾)

第三步:仅 n=3n = 3 时恰有一条陈述(R 的陈述)为真。

【快捷思路】 注意到 S 和 T 的集合 {1,2}\{1, 2\} 相同,故若 n=1n = 1n=2n = 2,两者同真。排除。再排除 n=4n = 4(P、Q、R 同真)。唯有 n=3n = 3

【正确答案】C(Urn R)

【知识点】Logic | 考纲: Arg1


题目:命题:若整数 nn 比 6 的倍数少 1 或少 5(即 n1n \equiv 15(mod6)5 \pmod{6}),则 nn 是质数。在 0<n<500 < n < 50 范围内有多少个反例?

【题目分析】 命题形式为全称命题:所有形如 6k±16k \pm 1 的整数都是质数。反例即满足 n1n \equiv 15(mod6)5 \pmod{6} 但不是质数的数。

【解题步骤】 第一步:列出 0<n<500 < n < 50 中形如 6k±16k \pm 1 的数。

这些数为:1,5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37,41,43,47,491, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41, 43, 47, 49

第二步:判断哪些不是质数。

  • n=1n = 1:不是质数(定义规定 1 不是质数)
  • n=25=5×5n = 25 = 5 \times 5:合数
  • n=35=5×7n = 35 = 5 \times 7:合数
  • n=49=7×7n = 49 = 7 \times 7:合数

第三步:统计反例数。共 4 个反例。

【快捷思路】 形如 6k±16k \pm 1 包含所有大于 3 的质数,但并非所有这类数都是质数。只需找该范围内的合数形式:25,35,4925, 35, 49,加上 11,共 4 个。注意 1 既不是质数也不是合数,但作为反例有效(满足条件但不是质数)。

【正确答案】C(4 个)

【知识点】Counterexamples | 考纲: Prf1


题目:命题:若 f(x)f(x) 对所有整数 xx 取整数值,则 f(x)f'(x) 对所有整数 xx 也取整数值。找出反例。

【题目分析】 命题形式:整数上取整值的函数 ⇒ 导数在整数上取整值。需找函数使前件真(整数输入得整数输出)但后件假(整数输入的导数非整数)。

【解题步骤】 检验选项中的函数:

  • f(x)=x2/2f(x) = x^2/2f(0)=0f(0) = 0(整数),f(1)=1/2f(1) = 1/2(非整数)→ 前件假,不是反例
  • f(x)=x3/3f(x) = x^3/3f(0)=0f(0) = 0f(1)=1/3f(1) = 1/3(非整数)→ 前件假
  • f(x)=(x2+x)/2=x(x+1)/2f(x) = (x^2 + x)/2 = x(x+1)/2:对任意整数 xxxxx+1x+1 一奇一偶,乘积必偶,故 f(x)f(x) 恒为整数。前件真。f(x)=(2x+1)/2f'(x) = (2x+1)/2:当 xx 为整数时,2x+12x+1 为奇数,f(x)f'(x) 不是整数。后件假。此为反例。

【快捷思路】 关键观察 x(x+1)/2x(x+1)/2:相邻两整数必一奇一偶,乘积偶,除以 2 得整数。但导数 (2x+1)/2(2x+1)/2 恒为奇数半值,非整数。一正一负,反例成立。

【正确答案】C

【知识点】Counterexamples | 考纲: Prf1, Err1


🏋️ 课后练习(限时 15 分钟)

Section titled “🏋️ 课后练习(限时 15 分钟)”
#题号考点对应考纲难度
12016 P2 Q18函数积分反例Prf1⭐⭐⭐
22017 P2 Q5命题真假判断Arg1⭐⭐⭐
32017 P2 Q17逻辑定义Arg1, Arg2⭐⭐⭐⭐
42018 P2 Q3不等式反例Prf1⭐⭐⭐
52018 P2 Q5充分必要判断Arg2⭐⭐⭐
62018 P2 Q6数论反例Prf1⭐⭐⭐
72018 P2 Q12命题逻辑Arg1⭐⭐⭐
82022 P2 Q6条件命题Arg1⭐⭐⭐
92022 P2 Q13充要条件Arg2⭐⭐⭐
102023 P2 Q3反例构造Prf1⭐⭐⭐

完整解析见题库数据库,每题均含【解题步骤】与【快捷思路】。


考纲编号内容描述本模块对应章节
Arg1命题逻辑、条件命题、逆命题/逆否命题H1.1-H1.3
Arg2充分条件、必要条件H2
Arg3全称命题、存在命题H1.4
Arg4命题否定H1.4
Prf1反例证明H3
Err1识别证明错误H3.3
Err2常见数学推断错误H3.3

模块 H 讲义完成。2026-04-29