Tampilkan postingan dengan label Materi Matematika Wajib. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Materi Matematika Wajib. Tampilkan semua postingan
Sistem Persamaan Tiga Variabel
21.23
Definisi dan Bentuk Umum SPLTV
Sistem persamaan linear tiga variabel (SPLTV) merupakan bentuk perluasan dari Sistem Persamaan Dua Variabel (SPLDV). Sistem persamaan linear tiga variabel adalah suatu persamaan matematika yang terdiri atas 3 persamaan linear yang masing-masing persamaan bervariabel tiga (misal x, y dan z). Dengan demikian, bentuk umum dari Sistem Persamaan Linear Tiga Variabel dalam x, y, dan z dapat ditulis sebagai berikut:
Dengan a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, dan l atau a1, b1, c1, d1, a2, b2, c2, d2, a3, b3, c3, dan d3 merupakan bilangan-bilangan real.
Keterangan:
a, e, I, a1, a2, a3 = koefisien dari x
b, f, j, b1, b2, b3 = koefisien dari y
c, g, k, c1, c2, c3 = koefisien dari z
d, h, i, d1, d2, d3 = konstanta
x, y, z = variabel atau peubah
Ciri–Ciri SPLTV
Suatu persamaan dikatakan sistem persamaan linear tiga variabel apabila memiliki karakteristik sebagai berikut.
■ Menggunakan relasi tanda sama dengan (=)
■ Memiliki tiga variabel
■ Ketiga variabel tersebut memiliki derajat satu (berpangkat satu)
Hal–Hal yang Berhubungan dengan SPLTV
Terdapat tiga komponen atau unsur yang selalu berkaitan dengan sistem persamaan linear tiga variabel, yakni: suku, variabel, koefisien dan konstanta. Berikut ini adalah penjelasan masing-masing komponen SPLTV tersebut.
#1 Suku
Suku adalah bagian dari suatu bentuk aljabar yang terdiri dari variabel, koefisien dan konstanta. Setiap suku dipisahkan dengan tanda baca penjumlahan ataupun pengurangan.
Contoh :
6x – y + 4z + 7 = 0, maka suku–suku dari persamaan tersebut adalah 6x , -y, 4z dan 7.
#2 Variabel
Variabel adalah peubah atau pengganti suatu bilangan yang biasanya dilambangkan dengan huruf seperti x, y dan z.
Contoh :
Yulisa memiliki 2 buah apel, 5 buah mangga dan 6 buah jeruk. Jika dituliskan dalam bentuk persamaan maka:
Misal: apel = x , mangga = y dan jeruk = z, sehingga persamannya adalah 2x + 5y + 6z.
#3 Koefisien
Koefisien adalah suatu bilangan yang menyatakan banyaknya suatu jumlah variabel yang sejenis. Koefisien disebut juga dengan bilangan yang ada di depan variabel, karena penulisan sebuah persamaan koefisien berada di depan variabel.
Contoh :
Yulisa memiliki 2 buah apel, 5 buah mangga dan 6 buah jeruk. Jika ditulis dalam bentuk persamaan maka:
Misal: apel = x , mangga = y dan jeruk = z, sehingga persamannya adalah 2x + 5y + 6z. Dari persamaan tersebut, kita ketahui bahwa 2, 5 dan 6 adalah koefisien di mana 2 adalah koefisien x , 5 adalah koefisien y dan 6 adalah koefisien z.
#4 Konstanta
Konstanta adalah bilangan yang tidak diikuti dengan variabel, sehingga nilainya tetap atau konstan untuk berapapun nilai variabel atau peubahnya.
Contoh :
2x + 5y + 6z + 7 = 0, dari persamaan tersebut konstanta adalah 7, karena 7 nilainya tetap dan tidak terpengaruh dengan berapapun variabelnya.
Syarat SPLDV Memiliki Satu Penyelesaian
Suatu sistem persamaan linier 3 variabel akan tepat memiliki sebuah penyelesaian atau satu himpunan penyelesaian jika memenuhi syarat atau ketentuan berikut ini.
■ Ada lebih dari satu atau ada tiga persamaan linier tiga variabel sejenis.
Contoh :
x + y + z = 5
x + 2y + 3z = 6
2x + 4y + 5z = 9
■ Persamaan Linier Tiga Variabel yang membentuk Sistem Persamaan Linier Tiga Variabel, bukan Persamaan Linier Tiga Variabel yang sama.
Contoh :
2x − 3y + z = −5
2x + z − 3y + 5 = 0
4x – 6y + 2z = −10
Ketiga persamaan di atas merupakan sistem persamaan linear tiga variabel yang sama sehingga tidak memiliki tepat satu himpunan penyelesaian.
Cara Penyelesaian SPLDV
Bentuk umum dari sistem persamaan linear tiga variabel dapat kita tuliskan sebagai berikut.
a1x + b1y + c1z = d1
a2x + b2y + c2z = d2
a3x + b3y + c3z = d3
Jika nilai x = x0, y = y0, dan z = z0, ditulis dengan pasangan terurut (x0, y0, z0), memenuhi SPLTV di atas, maka haruslah berlaku hubungan sebagai berikut.
a1x0 + b1y0 + c1z0 = d1
a2x0 + b2y0 + c2z0 = d2
a3x0 + b3y0 + c3z0 = d3
Dalam hal demikian, (x0, y0, z0) disebut penyelesaian sistem persamaan linear tersebut dan himpunan penyelesaiannya ditulis sebagai {(x0, y0, z0)}.
Sebagai contoh, terdapat SPLTV berikut ini.
2x + y + z = 12
x + 2y – z = 3
3x – y + z = 11
SPLTV di atas mempunyai penyelesaian (3, 2, 4) dengan himpunan penyelesaiannya adalah {(2, 3, 4)}. Untuk membuktikan kebenaran bahwa (3, 2, 4) merupakan penyelesaian dari SPLTV tersebut, maka subtitusikanlah nilai x = 3, y = 2 dan z = 4 ke dalam persamaan 2x + y + z = 12, x + 2y– z = 3 dan 3x – y + z = 11, sehingga kita peroleh:
⇔ 2(3) + 2 + 4 = 6 + 2 + 4 = 12, benar
⇔ 3 + 2(2) – 4 = 3 + 4 – 4 = 3, benar
⇔ 3(3) – 2 + 4 = 9 – 2 + 4 = 11, benar
Penyelesaian atau himpunan penyelesaian suatu sistem persamaan linear tiga variabel (SPLTV) dapat ditentukan dengan beberapa cara, diantaranya adalah dengan menggunakan:
■ Metode subtitusi
■ Metode eliminasi
■ Metode gabungan atau campuran
■ Metode determinan
■ Metode invers matriks
Persamaan dan Pertidaksamaan Nilai Mutlak Satu Variabel
23.19
Persamaan dan Pertidaksamaan Nilai Mutlak Satu Variabel
Dari sudut pandang geometri, nilai mutlak dari x ditulis | x |, adalah jarak dari x ke 0 pada garis bilangan real. Karena jarak selalu positif atau nol maka nilai mutlak x juga selalu bernilai positif atau nol untuk setiap x bilangan real.
| x | = -x jika x ≥ 0
| x | = -x jika x < 0
Definisi diatas dapat kita maknai sebagai berikut :
Nilai mutlak bilangan positif atau nol adalah bilangan itu sendiri dan nilai mutlak bilangan negatif adalah lawan dari bilangan tersebut.
Sebagai contoh,
| 7 | = 7 | 0 | = 0 | -4 | = -(-4) = 4
Jadi, jelas bahwa nilai mutlak setiap bilangan real akan selalu bernilai positif atau nol.
Persamaan hanya bernilai benar jika x ≥ 0. Untuk x < 0, maka . Dapat kita tulisJika kita perhatikan, bentuk diatas sama persis dengan definisi nilai mutlak x. Oleh karenanya, pernyataan berikut benar untuk setiap x bilangan real.Jika kedua ruas persamaan diatas kita kuadratkan akan diperolehPersamaan terakhir ini merupakan konsep dasar penyelesaian persamaan atau pertidaksamaan nilai mutlak dengan cara menguadratkan kedua ruas. Seperti yang kita lihat, tanda mutlak bisa hilang jika dikuadratkan.
Namun, pada artikel ini kita akan lebih fokus pada bentuk linier, baik dari kasus ataupun solusi, tanpa melibatkan bentuk kuadrat.
Persamaan dan Pertidaksamaan Nilai Mutlak
Diawal telah disinggung bahwa nilai mutlak x adalah jarak dari x ke nol pada garis bilangan real. Pernyataan inilah yang akan kita gunakan untuk menemukan solusi dari persamaan dan pertidaksamaan nilai mutlak dari bentuk linier.| x | = a dengan a > 0
Persamaan | x | = a artinya jarak dari x ke 0 sama dengan a. Perhatikan gambar berikut.
Jarak -a ke 0 sama dengan jarak a ke 0, yaitu a. Pertanyaannya adalah dimana x agar jaraknya ke 0 juga sama dengan a.
Posisi x ditunjukkan oleh titik merah pada gambar diatas, yaitu x = -a atau x = a. Jelas terlihat bahwa jarak dari titik tersebut ke 0 sama dengan a. Jadi, agar jarak x ke nol sama dengan a, haruslah x = -a atau x = a.
| x | < a untuk a > 0
Pertaksamaan | x | < a, artinya jarak dari x ke 0 kurang dari a. Perhatikan gambar berikut.
Posisi x ditunjukkan oleh ruas garis berwarna merah, yaitu himpunan titik-titik diantara -a dan a yang biasa kita tulis -a < x < a. Jika kita ambil sebarang titik pada interval tersebut, sudah dipastikan jaraknya ke 0 kurang dari a. Jadi, agar jarak x ke 0 kurang dari a, haruslah -a < x < a.
| x | > a untuk a > 0
Pertaksamaan | x | > a artinya jarak dari x ke 0 lebih dari a. Perhatikan gambar berikut.
Posisi x ditunjukkan oleh ruas garis berwarna merah yaitu x < -a atau x > a. Jika kita ambil sebarang titik pada interval tersebut, sudah dipastikan jaraknya ke 0 lebih dari a. Jadi, agar jarak x ke nol lebih dari a, haruslah x < -a atau x > a.
Secara intuitif, uraian-uraian diatas dapat kita simpulkan sebagai berikut :
SIFAT : Untuk a > 0 berlaku
a. | x | = a ⇔ x = a atau x = -a
b. | x | < a ⇔ -a < x < a
c. | x | > a ⇔ x < -a atau x > a
Contoh 1
Tentukan himpunan penyelesaian dari |2x - 7| = 3
Jawab :
Berdasarkan sifat a :
|2x - 7| = 3 ⇔ 2x - 7 = 3 atau 2x - 7 = -3
|2x - 7| = 3 ⇔ 2x = 10 atau 2x = 4
|2x - 7| = 3 ⇔ x = 5 atau x = 2
Jadi, HP = {2, 5}.
Contoh 2
Tentukan HP dari |2x - 1| = |x + 4|
Jawab :
Berdasarkan sifat a :
|2x - 1| = |x + 4|
⇔ 2x - 1 = x + 4 atau 2x - 1 = -(x + 4)
⇔ x = 5 atau 3x = -3
⇔ x = 5 atau x = -1
Jadi, HP = {-1, 5}.
Contoh 3
Tentukan himpunan penyelesaian dari |2x - 1| < 7
Jawab :
Berdasarkan sifat b :
|2x - 1| < 7 ⇔ -7 < 2x - 1 < 7
|2x - 1| < 7 ⇔ -6 < 2x < 8
|2x - 1| < 7 ⇔ -3 < x < 4
Jadi, HP = {-3 < x < 4}.
Contoh 4
Tentukan himpunan penyelesaian dari |4x + 2| ≥ 6
Jawab :
Berdasarkan sifat c :
|4x + 2| ≥ 6 ⇔ 4x + 2 ≤ -6 atau 4x + 2 ≥ 6
|4x + 2| ≥ 6 ⇔ 4x ≤ -8 atau 4x ≥ 4
|4x + 2| ≥ 6 ⇔ x ≤ -2 atau x ≥ 1
Jadi, HP = {x ≤ -2 atau x ≥ 1}.
Contoh 5
Tentukan penyelesaian dari |3x - 2| ≥ |2x + 7|
Jawab :
Berdasarkan sifat c :
|3x - 2| ≥ |2x + 7|
⇔ 3x - 2 ≤ -(2x + 7) atau 3x - 2 ≥ 2x + 7
⇔ 5x ≤ -5 atau x ≥ 9
⇔ x ≤ -1 atau x ≥ 9
Jadi, HP = {x ≤ -1 atau x ≥ 9}
Contoh 6
Tentukan HP dari 2 < |x - 1| < 4
Jawab :
Ingat : a < x < b ⇔ x > a dan x < b
Jadi, pertaksamaan 2 < |x - 1| < 4 ekuivalen dengan
|x - 1| > 2 dan |x - 1| < 4
Berdasarkan sifat c :
|x - 1| > 2 ⇔ x - 1 < -2 atau x - 1 > 2
|x - 1| > 2 ⇔ x < -1 atau x > 3 ................(1)
Berdasarkan sifat b :
|x - 1| < 4 ⇔ -4 < x - 1 < 4
|x - 1| < 4 ⇔ -3 < x < 5 ............................(2)
Irisan dari (1) dan (2) diperlihatkan oleh garis bilangan berikut
Jadi, HP = {-3 < x < -1 atau 3 < x < 5}
Menggunakan Definisi untuk Menyelesaikan Persamaan dan Pertidaksamaan Nilai Mutlak
Dalam menyelesaikan persamaan dan pertaksamaan nilai mutlak bentuk linier dengan menggunakan definisi, akan sangat membantu jika bentuk |ax + b| kita jabarkan menjadi|ax + b| = ax + b jika x ≥ -b/a
|ax + b| = -(ax + b) jika x < -b/a
Untuk langkah-langkah penyelesaiannya dapat disimak pada contoh-contoh berikut.
Contoh 7
Jabarkan bentuk nilai mutlak berikut :
a. |4x - 3|
b. |2x + 8|
Jawab :
a. Untuk |4x - 3|
|4x - 3| = 4x - 3 jika x ≥ 3/4
|4x - 3| = -(4x - 3) jika x < 3/4
b. Untuk |2x + 8|
|2x + 8| = 2x + 8 jika x ≥ -4
|2x + 8| = -(2x + 8) jika x < -4
Contoh 8
Nilai x yang memenuhi persamaan |x - 2| = 2x + 1 adalah...
Jawab :
|x - 2| = x - 2 jika x ≥ 2
|x - 2| = -(x - 2) jika x < 2
Untuk x ≥ 2
|x - 2| = 2x + 1 ⇔ x - 2 = 2x + 1
|x - 2| = 2x + 1 ⇔ -x = 3
|x - 2| = 2x + 1 ⇔ x = -3
Karena x ≥ 2, maka x = -3 tidak memenuhi
Untuk x < 2
|x - 2| = 2x + 1 ⇔ -(x - 2) = 2x + 1
|x - 2| = 2x + 1 ⇔ -x + 2 = 2x + 1
|x - 2| = 2x + 1 ⇔ -3x = -1
|x - 2| = 2x + 1 ⇔ x = 1/3
Karena x < 2, maka x = 1/3 memenuhi.
Jadi, nilai x yang memenuhi persamaan diatas adalah x = 1/3.
Contoh 9
Tentukan HP dari |x + 1| > 2x - 4
Jawab :
|x + 1| = x + 1 jika x ≥ -1
|x + 1| = -(x + 1) jika x < -1
Untuk x ≥ -1
|x + 1| > 2x - 4 ⇔ x + 1 > 2x - 4
|x + 1| > 2x - 4 ⇔ -x > -5
|x + 1| > 2x - 4 ⇔ x < 5
Irisan dari x ≥ -1 dan x < 5 adalah -1 ≤ x < 5
Untuk x < -1
|x + 1| > 2x - 4 ⇔ -(x + 1) > 2x - 4
|x + 1| > 2x - 4 ⇔ -x - 1 > 2x - 4
|x + 1| > 2x - 4 ⇔ -3x > -3
|x + 1| > 2x - 4 ⇔ x < 1
Irisan dari x < -1 dan x < 1 adalah x < -1
Jadi, HP = {x < -1 atau -1 ≤ x < 5}
Jadi, HP = {x < 5}
Contoh 10
Nyatakan |x - 4| + |2x + 6| tanpa menggunakan simbol nilai mutlak
Jawab :
|x - 4| = x - 4 jika x ≥ 4
|x - 4| = -(x - 4) jika x < 4
|2x + 6| = 2x + 6 jika x ≥ -3
|2x + 6| = -(2x + 6) jika x < -3
Jika interval-interval diatas digambarkan pada garis bilangan akan diperoleh
Untuk x < -3
|x - 4| + |2x + 6| = -(x - 4) - (2x + 6)
|x - 4| + |2x + 6| = -x + 4 - 2x - 6
|x - 4| + |2x + 6| = -3x - 2
Untuk -3 ≤ x < 4
|x - 4| + |2x + 6| = -(x - 4) + (2x + 6)
|x - 4| + |2x + 6| = -x + 4 + 2x + 6
|x - 4| + |2x + 6| = x + 10
Untuk x ≥ 4
|x - 4| + |2x + 6| = (x - 4) + (2x + 6)
|x - 4| + |2x + 6| = x - 4 + 2x + 6
|x - 4| + |2x + 6| = 3x + 2
Dari uraian diatas, kita simpulkan
Contoh 11
Tentukan nilai-nilai x yang memenuhi persamaan
|x + 1| + |2x - 4| = 9
Jawab :
|x + 1| = x + 1 jika x ≥ -1
|x + 1| = -(x + 1) jika x < -1
|2x - 4| = 2x - 4 jika x ≥ 2
|2x - 4| = -(2x - 4) jika x < 2
Untuk x < -1
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ -(x + 1) - (2x - 4) = 9
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ -x - 1 - 2x + 4 = 9
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ -3x = 6
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ x = -2
karena x < -1, maka x = -2 memenuhi.
Untuk -1 ≤ x < 2
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ (x + 1) - (2x - 4) = 9
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ x + 1 - 2x + 4 = 9
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ -x = 4
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ x = -4
karena -1 ≤ x < 2, maka x = -4 tidak memenuhi.
Untuk x ≥ 2
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ (x + 1) + (2x - 4) = 9
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ x + 1 + 2x - 4 = 9
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ 3x = 12
|x + 1| + |2x - 4| = 9 ⇔ x = 4
karena x ≥ 2, maka x = 4 memenuhi.
Jadi, nilai-nilai x yang memenuhi persamaan diatas adalah x = -2 atau x = 4.
Contoh 12
Tentukan HP dari |x - 1| + |x + 2| ≥ 4
Jawab :
|x - 1| = x - 1 jika x ≥ 1
|x - 1| = -(x - 1) jika x < 1
|x + 2| = x + 2 jika x ≥ -2
|x + 2| = -(x + 2) jika x < -2
Untuk x < -2
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ -(x - 1) - (x + 2) ≥ 4
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ -x + 1 - x - 2 ≥ 4
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ -2x ≥ 5
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ x ≤ -5/2
Irisan dari x < -2 dan x ≤ -5/2 adalah x ≤ -5/2
Untuk -2 ≤ x < 1
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ -(x - 1) + (x + 2) ≥ 4
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ -x + 1 + x + 2 ≥ 4
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ 3 ≥ 4 (bukan penyelesaian)
Untuk x ≥ 1
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ (x - 1) + (x + 2) ≥ 4
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ 2x ≥ 3
|x - 1| + |x + 2| ≥ 4 ⇔ x ≥ 3/2
Irisan dari x ≥ 1 dan x ≥ 3/2 adalah x ≥ 3/2
Jadi, HP = {x ≤ -5/2 atau x ≥ 3/2}
Contoh 13
Dengan menggunakan definisi nilai mutlak, tunjukkan bahwa untuk setiap x bilangan real dengan a > 0 berlaku | x | < a ⇔ -a < x < a.
Jawab :
Untuk x ≥ 0 maka | x | = x, akibatnya
| x | < a ⇔ x < a
Karena a > 0, nilai x yang memenuhi adalah
0 ≤ x < a
Jadi, untuk x ≥ 0 dan a > 0 berlaku
| x | < a ⇔ 0 ≤ x < a .................................(1)
Untuk x < 0 maka | x | = -x, akibatnya
| x | < a ⇔ -x < a
| x | < a ⇔ x > -a
Karena a > 0, nilai x yang memenuhi adalah
-a < x < 0
Jadi, untuk x < 0 dan a > 0 berlaku
| x | < a ⇔ -a < x < 0 ................................(2)
Dari (1) dan (2) kita simpulkan
Untuk setiap x bilangan real dan a > 0 berlaku
| x | < a ⇔ -a < x < 0 atau 0 ≤ x < a
| x | < a ⇔ -a < x < a
Langganan:
Postingan (Atom)
