对于实数xx,yy我们定义一种新运算L(x,y)=ax+by(L(x,y)=ax+by(其中aa,bb均为非零常数)),等式右边是通常的四则运算,由这种运算得到的数我们称之为线性数,记为L(x,y)L(x,y),其中xx,yy叫做线性数的一个数对.若实数xx,yy都取正整数,我们称这样的线性数为正格线性数,这时的xx,yy叫做正格线性数的正格数对. (1)若L(x,y)=x+3yL(x,y)=x+3y,则L(2,1)=L(2,1)= ___ ,L(32,12)=L( \dfrac {3}{2}, \dfrac {1}{2})= ___ ; (2)已知L(1,−2)=−1L(1,-2)=-1,L(13,12)=2L( \dfrac {1}{3}, \dfrac {1}{2})=2. ①a=①a= ___ ,b=b= ___ ; ②②若正格线性数L(m,m−2)L(m,m-2),求满足50<L(m,m−2)<10050 < L(m,m-2) < 100的正格数对有多少个; ③③若正格线性数L(x,y)=76L(x,y)=76,满足这样的正格数对有多少个;在这些正格数对中,有满足问题②②的数对吗?若有,请找出;若没有,请说明理由.

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完整解法

(1)

1. 计算 $L(2, 1)$ 的值

将 x=2,y=1x=2, y=1 代入 L(x,y)=x+3yL(x,y)=x+3y 中,得:
L(2,1)=2+3×1=5L(2,1) = 2 + 3 \times 1 = 5

2. 计算 $L(\dfrac{3}{2}, \dfrac{1}{2})$ 的值

将 x=32,y=12x=\dfrac{3}{2}, y=\dfrac{1}{2} 代入 L(x,y)=x+3yL(x,y)=x+3y 中,得:
L(32,12)=32+3×12=3L\left(\dfrac{3}{2}, \dfrac{1}{2}\right) = \dfrac{3}{2} + 3 \times \dfrac{1}{2} = 3

答案

5; 3

(2)①

1. 根据已知条件列出关于 $a$,$b$ 的二元一次方程组

由题意 L(x,y)=ax+byL(x,y)=ax+by,L(1,−2)=−1L(1,-2)=-1,L(13,12)=2L\left(\dfrac{1}{3}, \dfrac{1}{2}\right)=2,得:
{a−2b=−113a+12b=2\begin{cases} a - 2b = -1 \\ \dfrac{1}{3}a + \dfrac{1}{2}b = 2 \end{cases}

2. 解二元一次方程组求出 $a$ 和 $b$ 的值

由第一个方程得 a=2b−1a = 2b - 1。
代入第二个方程得:
13(2b−1)+12b=2  ⟹  23b−13+12b=2\dfrac{1}{3}(2b - 1) + \dfrac{1}{2}b = 2 \implies \dfrac{2}{3}b - \dfrac{1}{3} + \dfrac{1}{2}b = 2
76b=73  ⟹  b=2\dfrac{7}{6}b = \dfrac{7}{3} \implies b = 2
将 b=2b=2 代入 a=2b−1a=2b-1 得 a=3a=3。
所以方程组的解为:
{a=3b=2\begin{cases} a = 3 \\ b = 2 \end{cases}

答案

3; 2

(2)②

1. 用含有 $m$ 的代数式表示 $L(m, m-2)$

由(1)求得 a=3,b=2a=3, b=2,则:
L(m,m−2)=3m+2(m−2)=5m−4L(m, m-2) = 3m + 2(m-2) = 5m - 4

2. 根据不等关系列出关于 $m$ 的不等式组并求解范围

根据 50<L(m,m−2)<10050 < L(m,m-2) < 100,可得:
50<5m−4<10050 < 5m - 4 < 100
解得:
545<m<1045\dfrac{54}{5} < m < \dfrac{104}{5} 即 10.8<m<20.810.8 < m < 20.8

3. 结合正格数对的定义确定满足条件的正整数 $m$ 的个数

因为 L(m,m−2)L(m, m-2) 为正格线性数,所以其数对 x=mx=m 和 y=m−2y=m-2 都必须是正整数。
因此 mm 和 m−2m-2 均为正整数,从而 m≥3m \ge 3 且 mm 为整数。
在范围 10.8<m<20.810.8 < m < 20.8 内的整数 mm 有:
11,12,13,14,15,16,17,18,19,2011, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
共 1010 个。所以满足条件的正格数对有 1010 个。

答案

10

(2)③

1. 写出 $L(x,y)=76$ 的方程并用 $x$ 表示 $y$

由 L(x,y)=3x+2y=76L(x,y)=3x+2y=76,变形得:
2y=76−3x  ⟹  y=38−32x2y = 76 - 3x \implies y = 38 - \dfrac{3}{2}x

2. 结合正整数约束求解所有正格数对 $(x,y)$ 的个数

因为 xx,yy 均为正整数,所以 y>0y > 0,即:
38−32x>0  ⟹  x<251338 - \dfrac{3}{2}x > 0 \implies x < 25\dfrac{1}{3}
又因为 y=38−32xy = 38 - \dfrac{3}{2}x 必须为正整数,所以 xx 必须为偶数。
因此,正整数 xx 可以取 2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,242, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24,共 1212 个。
所以满足这样的正格数对共有 1212 个。

3. 探究是否存在满足问题②的数对

若数对同时满足问题②的形式,则数对必须满足 y=x−2y = x - 2 这一关系。
将 y=x−2y = x - 2 代入 3x+2y=763x + 2y = 76 中,得:
3x+2(x−2)=763x + 2(x - 2) = 76
解得:
5x=80  ⟹  x=165x = 80 \implies x = 16
将 x=16x=16 代入 y=x−2y=x-2 得 y=14y=14。
因为 1616 和 1414 都是正整数,且 m=16m=16 满足问题②中 10.8<m<20.810.8 < m < 20.8 的范围限制,
所以这些数对中有满足问题②的数对,为 {x=16y=14\begin{cases} x=16 \\ y=14 \end{cases}。

答案

共有12个满足条件的正格数对;有满足问题②的数对,为 {x=16y=14\begin{cases} x=16 \\ y=14 \end{cases}

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