ATT_1360334725186_ALJABAR VEKTOR

Download Report

Transcript ATT_1360334725186_ALJABAR VEKTOR

ALJABAR VEKTOR & MATRIKS (Vector Analysis & Matrices

Pendahuluan

 Pada Fisika : a. Besaran Vektor b. Besaran Skalar .

Besaran

: sesuatu yg dapat diukur dan besarnya dinyatakan dengan angka .

.

.

* Definisi besaran

Vektor

: suatu besaran yg besarnya dapat diukur (mempunyai nilai) dan mempunyai arah Contoh : kecepatan, gaya, dsb .

.

* Definisi besaran

Skalar

: suatu besaran yg besarnya dapat diukur tapi tidak mempunyai arah Contoh : massa, panjang, dsb.

BAB 1. VEKTOR dan SKALAR

 Operasi 2 .

penjumlahan, pengurangan

dan

perkalian

yg lazim dalam aljabar bilangan, dengan definisi yg sama, dapat di .

 perluas kedalam aljabar Vektor

Definisi dasar Aljabar Vektor

1. Dua buah vektor

A

dan B sama jika memiliki besar dan .

arah yg sama, tanpa memperhatikan titik awalnya,

A

=

B

2. Sebuah vektor yg arahnya

berlawanan

dengan vektor

A

.

tapi memiliki besar yg sama dinyatakan oleh –

A

3. Jumlah (

resultan

) dari dua vektor,

A

dan

B

adalah vektor

C

, .

.

yg dibentuk dengan menempatkan titik awal

B

pada titik terminal

A

, lalu menghubungkan titik awal

A

ke terminal

B

, .

C

=

A

+

B

4.

Selisih

vektor

A

dan

B

, yg dinyatakan oleh

A

B

adalah

C

.

.

.

. yg bila ditambahkan

C

=

A

B B

menghasilkan vektor

A

. =

A

+ (-

B

) .

.

Bila

A

=

B, maka A – B

= 0 sebagai vektor

nol

. 5.

Hasil kali

vektor

A

dengan skalar m adalah vektor m

A

yg besarnya |m| kali besarnya

A

dan memiliki arah yg

sama

atau berlawanan A ,bergantung pada apakah m positif /negatif. Bila m = 0 maka m

A

adalah vektor

nol

.

Hukum-hukum Aljabar Vektor

Bila

A

,

B

dan

C

adalah vektor 2 , m dan n adalah skalar 2 , maka : 1.

A

+

B

=

B

+

A

⇨ hukum Komutatif penjumlahan 2. A + (B + C) = (A + B) + C ⇨ hukum Asosiatif penjumlahan 3. m

A

=

A

m ⇨ hukum Komutatif perkalian 4. m(nA) = (mn)A ⇨ hukum Asosiatif perkalian 5. (m + n)A = mA + nA ⇨ hukum Distributif 6. m(A + B) = mA + mB ⇨ hukum Distributif

VEKTOR SATUAN

 Vektor Satuan adalah sebuah vektor yg besarnya 1(satu) Bila

A adalah

vektor yg besarnya

A

≠ 0 maka 𝐀 A adalah sebuah vektor satuan yg arahnya sama dengan

A

. - Setiap vektor

A

dapat dinyatakan oleh sebuah vektor satuan .

a dalam arah A, dikalikan dengan besarnya

A

. Jadi

A

= Aa -

Vektor satuan

merupakan vektor yg panjangnya satu satuan  .

Setiap vektor

A

satuan : Ā = 𝑨 |𝐴| = | = 𝑎 𝑏 1 | yang bukan nol, mempunyai vektor 𝑎2+𝑏2 | 𝑎 𝑏 | .

.

-

Besar

(panjang)

vektor

Misalnya

A

= | 𝑎 𝑏 | adalah vektor di R 2 , maka besar vektor |

A

| = 𝑎 2 + 𝑏 2

A

:

Contoh soal

1. Sebutkan beberapa besaran vektor dan besaran skalar, ma .

sing-masing delapan macam ? .

2. Hitunglah besar (panjang) vektor dan vektor satuan dari vektor

A

= 〔 3 4 〕 ? 3. Buktikan bahwa penjumlahan vektor adalah komutatif, yaitu .

.

.

A

+

B

=

B

+

A

? Secara grafis ! .

4. Diketahui vektor 2 :

K

= 〔 2 3 〕 , L = 〔 3K – 2L = - M maka hitung nilai 𝑋 4 x 〕 dan M = 〔 2 −1 〕 bila ? 5. Tentukan resultan vektor 2 berikut : Vektor A, 15 m arah barat laut, B. 25 m. 30 o disebelah utara dari timur dan C, 40 m ke selatan ?

*

Jawaban contoh soal

.

.

1a. Vektor : percepatan, momentum, berat, energi, medan listrik, me dan magnet, medan gravitasi, kohesi, adhesi, arus listrik, pegas dll. .

1b. Skalar : waktu, suhu, kalor, kalor jenis, volume, luas, jarak, massa jenis, intensitas cahaya, perbesaran lensa, dll. .

.

2. Besar(panjang) vektor

A

= |A| = Vektor satuan, 3

A

2 + 4 2 = A |A|

A

= = 1 5 : A = 〔 〔 3 4 〕 25 3 4 〕 = 5 = 〔 0,6 0,8 〕 .

.

.

.

3. Hukum Komutatif penjumlahan :

A

bukti : Q +

B

=

B

+

A

OP + PQ = OQ ⇔ A + B = C P B OR + RQ = OR ⇔ A + B = C A C C A Jadi : A + B = B + A O B R

Jawaban contoh soal

.

.

.

.

.

4. 3K – 2L = - M 3 〔 〔 6 9 2 3 〕 〕 - 2 + 〔 〔 𝑥 4 −2𝑥 〕 −8 〕 = = 〔 〔 2 −1 −2 〕 1 〕 6 – 2x = -2 x = 6+2 2 x = 4 .

.

5. A = 15 m arah barat laut B = 25 m arah utara dari timur 30 o C = 40 m ke selatan

*

Jawaban contoh soal

U

.

.

30 o B D = A + B + C Secara grafis : .

.

A 45o C - pada ttk terminal A tempatkan ttk pangkal B .

B T -

pada ttk B tempatkan ttk pang

.

.

D kal C - resultan D dibentik dengan .

.

menghubungkan ttk pangkalA

. S

dengan ttk terminal C, jadi D = A+B+C Secara grafis, resultan mempunyai besar 4,5 satuan, jadi resultan D = 22,5 m dengan arah 60 o disebelah selatan dari timur.

Latihan soal/PR

1. a. Nyatakan vektor

A

secara aljabar ? 3 A(4,3) b. Hitunglah besar vektor

A

? c. Tentukan besar vektor satuan A ? 4 2. Hitunglah besar vektor dan vektor satuan dari vektor

B

= 〔 6 −8 〕 ?

.

3. Buktikan bahwa penjumlahan vektor adalah assosiatif yaitu

A

+

B

+

C

= (

A

+

B

) +

C

? .

.

.

4. Sebuah mobil sedan bergerak ke arah utara sejauh 4km, lalu 8km ke arah timur laut. Tentukan vektor perpindahan resultannya se cara grafis dan analitis, gambarkan perpindahan mobil secara grafis ?

BAB 2. VEKTOR

2

SATUAN TEGAK-LURUS i, j dan k

.

.

- Himpunan vektor 2 sumbu 2 satuan penting adalah yg arahnya menurut x, y dan z positif sistem koordinat tegak-lurus ruang 3-dimensi, dinyatakan oleh i, j dan k. z C k x

A

0 i j y B A

1. Vektor

2

Satuan Tegak-lurus. i, j, k

.

.

.

.

- Umumnya menggunakan sistem koordinat tegak-lurus aturan .

tangan kanan

, kecuali ada pernyataan lain. .

- Sistem ini dianalogikan dengan sebuah yg diputar 90 o dari Ox ke Oy akan

maju sekrup

berulir kanan dalam arah sb z pos. .

- Bila tiga buah vektor

A

,

B

dan

C

yg titik pangkalnya berhim pit dan tak

koplanar

(tidak terletak pada atau sejajar bidang yg sama)dikatakan membentuk sebuah sistem tangan kanan atau sistem

dekstral

. Analogi dengan sebuah

sekrup (baut)

kanan yg diputar dengan sudut kurang dari 180 o dari

A

berulir ke

B

maka akan menuju arah

C

.

2. KOMPONEN-KOMPONEN VEKTOR

Setiap vektor

A

dalam ruang 3-dimensi bisa digambarkan dgn titik pangkal pada titik asal O dari sistem koordinat - A 1 , A 2 , A 3

A

1 i,

A

2 : komponen j dan

A

3 2 dari vektor k : vektor 2

A

dalam arah x, y dan z komponen dari

A

dlm arah x, y, z .

Resultan dari

A A

1 i,

A

2 j dan

A

3 k adalah : =

A

1 i +

A

2 j +

A

3 k Besar vektor A = |

A

| = 𝐴 1 2 + 𝐴 2 2 + 𝐴 3 2 Khususnya,

vektor posisi

atau vektor jejari(radius vector)

r

dari O ke titik (x, y, z) :

r

= xi + yj + zk .

.

Besar vektor

r

: r = |

r

| = 𝑥 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2

3. MEDAN SKALAR dan MEDAN VEKTOR

 Bila pada tiap 2 titik (x,y,z) dari suatu daerah R dalam ruang, dikaitkan sebuah skalar(bilangan) φ(x,y,z) maka φ disebut fungsi titik skalar (

scalar point function

), ⇨ medan skalar .

Contoh : 1. Temperatur dalam laboratorium komputer 2. φ(x,y,z) = x 3 y 2 + y 2 z– xz 2  Jika pada tiap 2 titik (x,y,z) dari suatu daerah R dalam ruang, dikaitkan dengan sebuah vektor

V

(x,y,z) maka

V

disebut .

fungsi titik vektor (

vector point function

) dan dikatakan sebuah

medan vektor

telah didefinisikan dalam R. Contoh : 1. Kecepatan fluida yg bergerak dalam pipa 2. V(x,y,z) = xy 2 i + 3yz 2 j – 2x 2 z 2 k Medan vektor

stationer

atau keadaan

steady state

adalah sebuah medan vektor yg tidak bergantung waktu.

4. Contoh soal

.

1. Diketahui vektor 2 berikut,

r

= 〔 𝑥 𝑦 〕, s = 〔 3r - 2s = -t, hitunglah nilai x dan y ?

3 2 〕 , t = 〔 3 −2 〕 Bila .

2. Diberikan beberapa vektor,

S

= 〔 2 𝑦

P

= 〔 −3 5 〕 .Tentukan nilai x dan y,bila 〕, Q = 〔

PQ

=

RS

1 −7 〕, R = 〔 𝑥 1 dan bila 〕 dan

PQ

=

SR

.

3. Koordinat titik

A

( 2,-5) dan vektor

AB

= 3i – 4j , hitunglah koordinat titik

B

? .

.

4. Diberikan beberapa vektor,

K

= i - 2j + 2k,

L

= 2i - 4j - 4k dan

M

= 3i - 2j + 6k. Tentukan besar : a. |

K

b. |

K

-

L

+

M

|, |

L

| c.

3K

L

+ |, |

M 2M

| .

5. Diketahui medan skalar yg didefinisikan φ(x,y,z)= 3x 2 y – xy 3 + 5z 2 Tentukan φ pada titik-titik :

Contoh soal – lanjutan

a. (0,0,0) b. (1, 2, -2) c. (1, 1, -2) d. (-1, -2, -3) ?

Jawaban contoh soal

.

.

.

.

1. 3r – 2s = - t 〔 3𝑥 3𝑦 〕 〔 6 4 〕 = 〔 −3 2 〕 3x – 6 = -3 3y - 4 = 2 3x = -3 + 6 3y = 4 + 2 x = 1 y = 2 2.

PQ

=

RS

〔 .

.

.

PQ RS

4 −12 〕 = q – p = 〔 = s – r = 〔 1 − (−3) −7 − 5 2 − 𝑥 𝑦 − 1 〕 = 〔 2 − 𝑥 𝑦 − 1 〕 4 = 2 - x 〕 -12 = y - 1 = 〔 4 −12 〕 x = - 2 y = -11

PQ

=

SR SR

= 〔 4 −12 〕 〔 4 −12 〕 = 〔 𝑥 − 2 1 − 𝑦 〕 4 = x - 2 - 12 = y - 1 x = 6 y = -13

Jawaban contoh soal – lanjutan

.

.

3.

AB

= b – a = 〔 𝑥 − 2) 𝑦 + 5 〕 = ⇨ 3i -4j = 〔 𝑥 − 2) 𝑦 + 5 〕 = 〔 3 4 〕 = 〔 𝑥 − 2) 𝑦 + 5 〕 3 = x-2 - 4 = y + 5 x = 5 y = - 9 Jadi koordinat titik B adalah B(5, -9) .

.

4a. |

K

| = | i – 2j + 2k | = |

L

| = | 2i – 4j - 4k | = |

M

| = | 3i – 2j + 6k | = 1 2 + −2 2 + 2 2 = 2 2 + −4 2 + (−4) 2 = 3 2 + −2 2 + (6) 2 = 9 = 3 36 = 6 49 = 7 .

4b.

K

L

+

M

= (i - 2j + 2k) – (2i - 4j - 4k) + (3i – 2j +6k) = 2i + 12k .

4c. 3 |

K K

– –

L L

+

M

+ 2

M

| = 2 2 + 12 2 = 148 = 2 37 = (3i – 6j + 6k) – (2i – 4j – 4k) + (6i – 4j + 12k) = 7i – 6j + 22k

Jawaban contoh soal – lanjutan

.

5. φ(x,y,z) = 3x 2 y – xy 3 + 5z 2 φ(0,0,0) = 0 φ(1, 2, -2) = 3(1) 2 (2) – (1)(2) 3 + 5(-2) 2 = 6 - 8 + 20 = 18 φ(1, 1, -2) = 3(1) 2 (1) – (1)(1) 3 + 5(-2) 2 = 3 – 1 + 20 = 22 φ(-1, -2, -3) = 3(-1) 2 (-2) - (-1)(-2) 3 + 5(-3) 2 = - 6 – 8 + 45 = = 31

5. Soal Latihan/PR

.

.

1. Diketahui beberapa koordinat vektor 2 :

A

pada (4,3),

B

pada( 2,-8),

C

(x,3) dan

D

(3,y). Tentukan nilai x dan y bila : a.

AB

=

CD

b.

AB

=

DC

? .

2. Koordinat vektor

K

(3,-5, 4) dan vektor

KL

= 2i – 3j + 5k Hitunglah koordinat L ? .

.

3. Diberikan beberapa vektor :

R

= 2i – 2j + k, S = 4i – 4j + 2k dan T = 6i -2j + 3k. Tentukan : a. |

R

| + |

S

| + |

T

| b. |

R

+

S

+

T

| c. | 3

R

- 2

S

-

T

| .

.

4. Tentukan sebuah vektor satuan yg sejajar resultan dari vek .

tor-vektor

A

= 5i + 4j + 2k dan

B

= 3i + 2j + k ? 5. Sebuah beban 50 kg digantungkan pada pertengahan sebuah tali seperti pada gambar di bawah.Tentukan tegangan T pada tali ?

Soal Latihan/PR – lanjutan

.

.

. T 1 60 0 60 0 50 kg T 2

Pendahuluan

BAB 3. HASIL-KALI TITIK DAN HASIL-KALI SILANG