已知关于xx,yy的方程组{ax+by=12x−3y=3 \begin{cases} \overset{2x-3y=3}{ax+by=1}\end{cases}和{ay−bx=33x+2y=11 \begin{cases} \overset{3x+2y=11}{ay-bx=3}\end{cases}的解相同,求(2a−b)2(2a-b)^{2}的值.

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完整解法

1. 通过联立不含待定系数的两个方程,求出方程组的公共解 x 和 y

因为两个方程组的解相同,所以该相同的解 (x,y)(x, y) 必须同时满足方程 2x−3y=32x-3y=3 和 3x+2y=113x+2y=11。
联立这两个方程组成方程组:
{2x−3y=33x+2y=11\begin{cases} 2x-3y=3 \\ 3x+2y=11 \end{cases}
利用加减消元法,将第一个方程两边乘以 2,第二个方程两边乘以 3,得:
{4x−6y=69x+6y=33\begin{cases} 4x-6y=6 \\ 9x+6y=33 \end{cases}
两式相加得:13x=3913x = 39,解得 x=3x = 3。
将 x=3x = 3 代入 2x−3y=32x-3y=3 中,得 6−3y=36-3y=3,解得 y=1y = 1。
所以方程组的公共解为:
{x=3y=1\begin{cases} x = 3 \\ y = 1 \end{cases}

2. 将求得的 x 和 y 的值代入含有待定系数 a 和 b 的方程中,解出 a 和 b 的值

将公共解 x=3,y=1x=3, y=1 代入方程 ax+by=1ax+by=1 与 ay−bx=3ay-bx=3 中,得到关于 aa 和 bb 的二元一次方程组:
{3a+b=1a−3b=3\begin{cases} 3a+b=1 \\ a-3b=3 \end{cases}
采用代入消元法,由第一个方程得 b=1−3ab = 1 - 3a,代入第二个方程中,得:
a−3(1−3a)=3  ⟹  a−3+9a=3  ⟹  10a=6  ⟹  a=35a - 3(1 - 3a) = 3 \implies a - 3 + 9a = 3 \implies 10a = 6 \implies a = \frac{3}{5}。
将 a=35a = \frac{3}{5} 代入 b=1−3ab = 1 - 3a 中,得 b=1−95=−45b = 1 - \frac{9}{5} = -\frac{4}{5}。
所以:
{a=35b=−45\begin{cases} a = \frac{3}{5} \\ b = -\frac{4}{5} \end{cases}

3. 代入 a 和 b 的值,求出代数式 (2a-b)^2 的最终值

将 a=35a = \frac{3}{5} 和 b=−45b = -\frac{4}{5} 代入代数式 (2a−b)2(2a-b)^2 中进行计算:
(2a−b)2=[2×35−(−45)]2=(65+45)2=(105)2=22=4(2a-b)^2 = \left[ 2 \times \frac{3}{5} - \left( -\frac{4}{5} \right) \right]^2 = \left( \frac{6}{5} + \frac{4}{5} \right)^2 = \left( \frac{10}{5} \right)^2 = 2^2 = 4

答案

4

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