Mệnh đề — Lời giải chi tiết
Toán 10 · Chương 1: Mệnh đề và Tập hợp · Bài 1
Mệnh đề — mệnh đề chứa biến
- Mệnh đề là một khẳng định đúng hoặc sai (không thể vừa đúng vừa sai).
- Câu hỏi, câu cảm thán, câu mệnh lệnh, câu nêu ý kiến cá nhân đều không là mệnh đề.
- Mệnh đề chứa biến $P(x)$ chưa phải là mệnh đề; chỉ khi thay biến bằng một giá trị cụ thể mới được một mệnh đề có đúng/sai xác định.
Phủ định · kéo theo · đảo · điều kiện cần, đủ
- Phủ định $\overline P$ có tính đúng sai ngược với $P$.
- Kéo theo $P\Rightarrow Q$ (“Nếu $P$ thì $Q$”) chỉ sai khi $P$ đúng mà $Q$ sai.
- Trong $P\Rightarrow Q$: $P$ là điều kiện đủ để có $Q$; $Q$ là điều kiện cần để có $P$.
- Mệnh đề đảo của $P\Rightarrow Q$ là $Q\Rightarrow P$. Nếu cả hai cùng đúng thì $P\Leftrightarrow Q$ (điều kiện cần và đủ).
Kí hiệu $\forall$ (với mọi) và $\exists$ (tồn tại)
- “$\forall x\in X,\ P(x)$” sai chỉ cần một phản ví dụ; muốn khẳng định đúng phải lập luận tổng quát.
- “$\exists x\in X,\ P(x)$” đúng chỉ cần một ví dụ.
- Phủ định: $\overline{\forall x,P(x)}=\exists x,\overline{P(x)}$ và $\overline{\exists x,P(x)}=\forall x,\overline{P(x)}$ — đổi $\forall\leftrightarrow\exists$ và phủ định bên trong.
1 Xác định mệnh đề đúng/sai
a) Mỗi câu sau là mệnh đề đúng, mệnh đề sai hay không phải mệnh đề? $7+5=3$; $\;7+x>3$; $\;\sqrt2>1$; “$15$ không chia hết cho $3$”; “$\dfrac32$ có phải là số nguyên?”
b) Cho $P(x)$: “$x>x^2$” với $x\in\mathbb R$. Hỏi $P(2)$ và $P\!\left(\dfrac12\right)$ đúng hay sai?
c) Xét tính đúng sai: “Nếu $a\,\vdots\,9$ thì $a\,\vdots\,3$”; “Nếu $a\ge b$ thì $a^2\ge b^2$”.
🔑 Lời giải
Dùng Lý thuyết 1: khẳng định đúng/sai là mệnh đề; câu hỏi và biểu thức còn biến thì không.a)
- $7+5=3$ → mệnh đề sai (vì $7+5=12$).
- $7+x>3$ → không phải mệnh đề (mệnh đề chứa biến).
- $\sqrt2>1$ → mệnh đề đúng.
- “$15$ không chia hết cho $3$” → mệnh đề sai (vì $15=3\cdot5$).
- “$\dfrac32$ có phải là số nguyên?” → không phải mệnh đề (câu hỏi).
b) $P(2)$: $2>2^2=4$ là sai; $P\!\left(\dfrac12\right)$: $\dfrac12>\dfrac14$ là đúng.
c)
- “Nếu $a\,\vdots\,9$ thì $a\,\vdots\,3$” → đúng: $a=9k=3(3k)\,\vdots\,3$.
- “Nếu $a\ge b$ thì $a^2\ge b^2$” → sai: lấy $a=-1\ge b=-2$ nhưng $a^2=1<4=b^2$.
2 Phủ định mệnh đề
a) Nêu mệnh đề phủ định và xét tính đúng sai của nó: $A$: “Hình thoi có hai đường chéo vuông góc với nhau”; $\;B$: “$6$ là số nguyên tố”.
b) Nêu mệnh đề phủ định của: $\forall x\in\mathbb R:\ x^2>0$; $\;\exists x\in\mathbb R:\ x>x^2$; $\;\forall n\in\mathbb N,\ n^2+1$ không chia hết cho $3$.
🔑 Lời giải
Dùng Lý thuyết 3: đổi $\forall\leftrightarrow\exists$ và phủ định khẳng định bên trong.a)
- $\overline A$: “Hình thoi có hai đường chéo không vuông góc với nhau” → sai (vì $A$ đúng).
- $\overline B$: “$6$ không là số nguyên tố” → đúng (vì $6$ là hợp số).
b)
- $\overline{\forall x\in\mathbb R:\ x^2>0}=\exists x\in\mathbb R:\ x^2\le0$.
- $\overline{\exists x\in\mathbb R:\ x>x^2}=\forall x\in\mathbb R:\ x\le x^2$.
- $\overline{\forall n\in\mathbb N,\ n^2+1\ \text{không}\,\vdots\,3}=\exists n\in\mathbb N,\ n^2+1\,\vdots\,3$.
3 Mệnh đề kéo theo và mệnh đề đảo
a) Phát biểu bằng “điều kiện cần”, “điều kiện đủ”: “Nếu một số tự nhiên có chữ số tận cùng là $5$ thì nó chia hết cho $5$”.
b) Lập mệnh đề đảo và xét tính đúng sai: “Nếu tứ giác là hình chữ nhật thì nó có ba góc vuông”; “Nếu $a\,\vdots\,6$ thì $a\,\vdots\,3$”.
c) Phát biểu bằng “điều kiện cần và đủ”: “Một số chia hết cho $6$ khi và chỉ khi nó chia hết cho $2$ và cho $3$”.
🔑 Lời giải
Dùng Lý thuyết 2: giả thiết là điều kiện đủ, kết luận là điều kiện cần; đảo là $Q\Rightarrow P$.a) “Có chữ số tận cùng là $5$” là điều kiện đủ để “chia hết cho $5$”; hay “chia hết cho $5$” là điều kiện cần để “có chữ số tận cùng là $5$”.
b)
- Đảo: “Nếu tứ giác có ba góc vuông thì nó là hình chữ nhật” → đúng (có ba góc vuông thì góc thứ tư cũng vuông).
- Đảo: “Nếu $a\,\vdots\,3$ thì $a\,\vdots\,6$” → sai (lấy $a=3$).
c) “Chia hết cho $2$ và cho $3$” là điều kiện cần và đủ để “chia hết cho $6$” (vì $6=\text{BCNN}(2,3)$).
4 Mệnh đề với kí hiệu $\forall$ và $\exists$
a) Xét tính đúng sai: $\forall x\in\mathbb R,\ x^2>0$; $\;\forall x\in\mathbb R,\ x^2-x+1>0$; $\;\exists x\in\mathbb N,\ x^2+2x+5$ là hợp số; $\;\forall n\in\mathbb N^*,\ n(n+1)$ lẻ.
b) Dùng kí hiệu $\forall,\exists$ viết: “Bình phương của mọi số thực là số không âm”; “Có một số nguyên mà bình phương của nó bằng chính nó”.
🔑 Lời giải
Dùng Lý thuyết 3: $\forall$ sai chỉ cần một phản ví dụ; $\exists$ đúng chỉ cần một ví dụ.a)
- $\forall x\in\mathbb R,\ x^2>0$ → sai (tại $x=0$ thì $x^2=0$).
- $\forall x\in\mathbb R,\ x^2-x+1>0$ → đúng: $x^2-x+1=\left(x-\dfrac12\right)^2+\dfrac34\ge\dfrac34>0$.
- $\exists x\in\mathbb N,\ x^2+2x+5$ là hợp số → đúng: $x=1$ cho $1+2+5=8=2^3$.
- $\forall n\in\mathbb N^*,\ n(n+1)$ lẻ → sai: $n,n+1$ liên tiếp nên có một số chẵn, tích chẵn.
b) $\forall x\in\mathbb R,\ x^2\ge0$; $\exists n\in\mathbb Z,\ n^2=n$.
5 Chứng minh (phản chứng)
a) Nếu $a+b<2$ thì một trong hai số $a,b$ nhỏ hơn $1$.
b) Nếu $x\ne-1$ và $y\ne-1$ thì $x+y+xy\ne-1$.
c) Nếu $x^2+y^2=0$ thì $x=0$ và $y=0$.
🔑 Lời giải
Dùng Lý thuyết 2: để chứng minh $A\Rightarrow B$ bằng phản chứng, giả sử $B$ sai rồi suy ra mâu thuẫn.a) Giả sử trái lại $a\ge1$ và $b\ge1$. Khi đó $a+b\ge2$, mâu thuẫn với $a+b<2$. Vậy phải có một số nhỏ hơn $1$.
b) Giả sử $x+y+xy=-1$. Khi đó $x+y+xy+1=0\Leftrightarrow(x+1)(y+1)=0$, suy ra $x=-1$ hoặc $y=-1$ — mâu thuẫn giả thiết. Vậy $x+y+xy\ne-1$.
c) Vì $x^2\ge0$ và $y^2\ge0$ nên tổng $x^2+y^2=0$ chỉ xảy ra khi $x^2=0$ và $y^2=0$, tức $x=0$ và $y=0$.
⚠️ Chú ý ghi nhớ
- Không phải mệnh đề: câu hỏi, cảm thán, mệnh lệnh; mệnh đề chứa biến chưa là mệnh đề.
- $P\Rightarrow Q$ chỉ sai khi $P$ đúng và $Q$ sai; mệnh đề đảo $Q\Rightarrow P$ phải xét riêng.
- Phủ định $\forall/\exists$: đổi $\forall\leftrightarrow\exists$ và đổi dấu so sánh ($>\leftrightarrow\le$, …).
- Chứng minh phản chứng: giả sử kết luận sai → suy ra mâu thuẫn → kết luận đúng.