网友提问:
数学里的充分性必要性和充分条件必要条件,该怎么理解?
优质回答:
这一部分的内容,对刚上高一的学生来说还是比较抽象的。
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前能推后就是充分,后能推前就是必要。
如果判断能不能推,就看前后谁的范围小,小能推大,大不能推小。
例如,若x>1,则x>2。
前面的范围大,后面的范围小,所以,前不能推后,后可以推前,因此必要不充分
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看過數海拾貝2的回答,非常到位。這裏講一個具體例子再作一些說明。日常生活中,電燈不可缺少。現在以電燈為例,說明充分條件和必要條件。
當我們看到燈亮時,就知道有電。所以燈亮是有電的充分條件;有電是燈亮的必要條件。因為沒有電,燈是不亮的。但是燈不亮卻不能證明沒有電。燈管壞了,或者沒有開燈,燈都不亮,卻仍然可以有電。燈亮是有電的充分條件,但不是必要條件。因為驗證是否有電有多種辦法,不一定是燈亮。但如果沒有電,無論想什麼辦法電燈都不可能亮起來。
有些命題既是充分的,也是必要的。大多數命題都是充分條件。也有少量命題是必要條件。
充分條件和必要條件是數學中最基本的概念之一。必須搞清它們的關係。一旦用錯,可能會有大麻煩。
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充分条件
P是Q的充分条件,意思就是:要让Q成立,只要P成立就足够(充分)了,也就是说,P成立可推出Q成立,写成逻辑语言为,
P?Q
其中 ? 表示“推出”的意思,P?Q 表示, 如果 P 成立 那么 Q 成立。
举个例子,
A: x=1
B: x2=1
当A成立时,则 x=1,于是x2=12=1,所以B成立,即,A?B,A是B的充分条件。
必要条件
P是Q的必要条件,意思是:若要让Q成立,则P成立是必须(必要)的,换句话说就是,如果P不成了,则Q一定不成立,写成逻辑语言为,
?P??Q
其中 逻辑运算符 ? 是否定的意思,?P 就表示 P不成。
上面那个例子中,当B不成立时,则 x2≠1,于是 x≠±1,这包括 x≠1,所以A不成立,即,?B??A,B是A的必要条件。
充分条件和必要条件之间的关系
其实,以上的 P、Q、A、B、P?Q、?P??Q 等,数学上都称为命题,其中,如果 P?Q 为原命题,则 Q?P 是逆命题、?P??Q 为否命题、?Q??P 为逆否命题。可以证明:
原命题成立 当且仅当 逆否命题成立。
于是 Q?P 当且仅当 ?Q??P,这说明 Q是P的 充分条件 当且仅当 P是Q的充分条件。
前例中,同时满足,A是B的充分条件 ,和,B是A的必要条件。
由于,否定之否定为肯定,即,??P=P,所以 P?Q 也是 ?Q??P 的逆否命题 。
注意:?P??Q 也是原命题 Q?P 的逆否命题,所以 P是Q 的必要条件 当且仅当 Q是P的充分条件。
充要条件
P既是Q的充分条件也是Q的必要条件,则称 P是Q的充要条件,也即是说,如果 P成立则Q成立,并且,如果 P不成了则Q不成立,即,P?Q 并且 ?P??Q,后者的逆否命题为 Q?P,即,P?Q,因此,充要条件记为,
P?Q
我们说 充要条件 的充分性,指的是 P?Q ,即,P是Q的充分条件,充要条件 的必要性,指的是 P?Q,即,P是Q的必要条件;
总结
简单来说:
P是Q的充分条件(充分性)就是,若P成立则Q成立,即,P?Q;
P是Q的必要条件(必要性)就是,若P不成了则Q不成了,即, ?P??Q,或 若Q成立则P成立,P?Q。
(附录A,证明 原命题成立 当且仅当 逆否命题成立。)
命题 P成立,称P为真,命题P不成立,则称P为假,分别用 1 和 0 表示 真 和 假。
复合命题 P?Q 称为 蕴含式,其成立与否完全由 P和Q 决定,规则如下:
复合命题 ?P 称为 否定式,规则如下:
以上两种综合,我们就有 ?P??Q 的规则如下:
观察比较就发现 ?P??Q 和 P?Q 关于P和Q的取值规则和完全一样,因此 它们等价。
(这是小石头写个家长的,至于家长在理解后如何讲给孩子,还需要家长动脑子,比如:可以将 “?” 想象成 “充电“ ,于是 P 是 Q的充分条件就是 P 给 Q 充电,P 是 Q的 必然条件 就是 Q 反过来给P 充电。)
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由断言A(或曰条件)可推出断言B,则A称为B的充分条件,B称为A的必要条件。若A与B可以互推(即由A可得到B,从B也可推出A),则B可称为A的必要充分条件(简称为充要条件),A也可称为B的充要条件。或称条件(断言)A与B是等价的(条件),也常被描述为A当且仅当B(if and only if)。