8 0 914 KB
Sistem bilangan riil BAB I SISTEM BILANGAN RIIL Notasi : π , di definisikan sebagai π = {π₯|ββ < π₯ < β} Pohon Bilangan Real
Real
Rasional
Irasional βπ ;βπ; π
; e
Genap Ganjil
Bulat
Pecahan Satu
Bulat negatif
Nol
Bulat Positif / Asli
Prima Komposi t
Diagram Venn Himpunan Bilangan Real
R Q Z N
1 Prima Komposit
R = himpunan bilangan real Q = himpunan bilangan rasional Z = himpunan bilangan bulat N = himpunan bilangan asli πβπβπβπ
Komponen Bilangan Real : Bilangan 0 , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 dinamakan angka atau digit untuk bilangan berbasis sepuluh (decimal). Sebuah bilangan merupakan susunan sekelompok angka yang memenuhi aturan tertentu. β Bilangan asli, digunakan untuk menghitung banyaknya objek suatu himpunan. Himpunan bilangan asli di notasikan : π = {1, 2, 3, β― } Bilangan asli N terdiri dari tiga komponen yaitu bilangan 1, bilangan prima dan bilangan komposist β Bilangan satu ,yaitu 1 , mempunyai tepat satu pembagi bulat yaitu 1 sendiri. β Bilangan prima, adalah bilangan asli yang mempunyai tepat dua factor pembagi bulat , yaitu {2, 3, 5, 7, 11, β― } β Bilangan komposit, adalah bilangan asli yang mempunyai lebih dari dua factor pembagi bulat , yaitu {4, 6, 8, 9, 10, β― }
1
Sistem bilangan riil β Bilangan cacah, adalah bilangan asli beserta unsur nol, yaitu {0, 1, 2, 3, β― } β Bilangan bulat negatif (negative bilangan asli) , yaitu {β― , β3, β2, β1} β Bilangan bulat terdiri dari bilangan bulat negatif , nol dan bilangan asli, yaitu π = {β― , β3, β2, β1, 0, 1, 2, 3, β― } β Bilangan genap, adalah bilangan bulat kelipatan dua dinotasikan : 2π, π bilangan bulat, yaitu {β― , β4, β2, 0, 2, 4, β― } β Bilangan ganjil, adalah bilangan bulat bukan kelipatan dua dinotasikan : 2π + 1 , atau {β― } π bilangan bulat, yaitu , β5, β3, β1, 1, 3, 5, β―
2π β 1 ,
π
β Bilangan rasional, adalah bilangan berbentuk , m , n bilangan bulat dengan π β 0 (penyebut tidak nol). Disini π π₯ merupakan bilangan bulat bila m habis dibagi n, dan x bilangan pecahan bila m tidak habis dibagi n. Bilangan 1 rasional dalam bentuk desimal mempunyai ciri selalu berakhir atau berulang. Contoh : π₯ = = 0.5000 β― = 0.5 2 2 ; π₯ = = 0.6666 β― = 0. 6Μ
; π₯ = 0.329999 β― = 0.329Μ
; (tanda bar diatas bilangan menunjukkan bilangan 3
berulang) π₯=
β7 11
π₯ = 17.153153153 β― = 17. Μ
Μ
Μ
Μ
Μ
153
Μ
Μ
Μ
; = β0.636363 β― = β0. Μ
63
β Bilangan irasional, adalah bilangan yang bukan rasional. Bilangan ini bukan hasil bagi bilangan bulat, artinya, π bilangan irrasional tidak dapat dituliskan dalam bentuk pembagian dua bilangan bulat dan juga tidak π
mempunyai bentuk decimal berulang atau berakhir. Contoh bilanga irrasioanl: β2 = 1,4142135 β― ; β3 = 3 1.7320508 β― ; β4 = 1.58740105 β― π = 3.141592654 β― ;
π = 2.718281 β― ;
3
log 2 = 0.63092975 β―
bilangan-bilangan ini dalam bentuk desimal mempunyai ciri tidak berakhir ataupun tidak berulang. Catatan: Di bangku SMA, sering dituliskan bahwa π = pendekatan
22 7
= 3.14. Nilai ini hanyalah sebuah pembulatan atau nilai
Contoh Tunjukkan bahwa bilangan π₯ = 0.616161 β― adalah bilangan rasional Μ
Μ
Μ
Μ
Solusi π₯ = 0.616161 β― = 0. 61 Μ
Μ
Μ
Kalikan 100 menjadi 100 x = 61.616161 β― = 61. Μ
61 Μ
Μ
Μ
π₯ = 0.616161 β― = 0. 61Μ
(-) 61 99π₯ = 61, ππππ π₯ = . Kesimpulan , bilangan π₯ = 0.616161 β― adalah rasional karena dapt dinytakan dalam bentuk
π π
99
, π β 0 (pembagian dua bilangan bulat)
Interval (Selang) Penulisan selang
Penulisan himpunan
Interval terbuka : (π, π)
{π₯ β π
|π < π₯ < π}
Interval tertutup : [π, π]
{π₯ β π
|π β€ π₯ β€ π}
Interval setengah buka : (π, π] Interval setengah buka : [π, π)
gambar garis bilangan
π
π
π
π
{π₯ β π
|π < π₯ β€ π} {π₯ β π
|π β€ π₯ < π}
π
π
π
π
atau
( π
atau
[ π
) π ] π
atau
( π
] π
atau
[ π
) π
Interval lainnya :
2
Sistem bilangan riil (π, β) = {π₯ β π
|π₯ > π} [π, β) = {π₯ β π
|π₯ β₯ π}
π π
(ββ, π) = {π₯ β π
|π₯ < π}
π (ββ, π] = {π₯ β π
|π₯ β€ π}
π contoh selang
(β2,3] = {π₯ β π
|β2 < π₯ β€ 3}
atau
0
β2
3
(
β2
0
] 3
Urutan Bilangan-bilangan real tak nol dapat dipisah menjadi dua himpunan terpisah, yakni bilangan real positif dan bilangan real negatif. Fakta ini memungkinkan kita memperkenalkan relasi urutan οΌ (dibaca βkurang dari β atau βlebih kecil dariβ) Perhatikan relasi urutan : π₯ < π¦ jika dan hanya jika π¦ β π₯ adalah positif . Jadi π₯ < π¦ β π¦ β π₯ > 0 Tafsiran geometri bahwa π₯ < π¦ berarti bahwa
Sifat-sifat urutan 1. 2. 3. 4.
x
x berada di sebelah kiri y pada garis real.
y
Trikotomi, Jika x dan y adalah dua bilangan real , maka pasti satu diantara hubungan berikut berlaku : π₯ < π¦ atau π₯ = π¦ atau π₯ > π¦ Transitif, Jika π₯ < π¦ dan π¦ < π§ , maka π₯ < π§ Penambahan dan pengurangan , Jika π₯ < π¦, maka π₯ + π§ < π¦ + π§ dan π₯ β π§ < π¦ β π§ Perkalian, Jika π₯ < π¦ dan π§ positif, maka π₯π§ < π¦π§, Jika π₯ < π¦ dan π§ negatif, maka π₯π§ > π¦π§ , (terjadi perubahan tanda pertaksamaan)
Relasi urutan
ο£ (dibaca β kurang dari atau sama denganβ) didefinisikan sebagai
π₯ β€ π¦ jika dan hanya jika π¦ β π₯ β₯ 0 NILAI MUTLAK DAN AKAR KUADRAT Konsep nilai mutlak sangat berguna dalam kalkulus, oleh karenanya perlu terampil dalam bekerja dengannya. Nilai mutlak suatu bilangan real x , dinyatakan dengan |π₯|, didefinisikan sebagai : x , jika x β₯ 0 |x| = { βx , jika x < 0 Misalnya,
5 ο½ 5, 0 ο½ 0, ο 5 ο½ ο (ο5) ο½ 5 . 3
Sistem bilangan riil Dari definisi terlihat bahwa, untuk setiap bilangan real π₯, berlaku |π₯| β₯ 0 Salah satu cara terbaik untuk membayangkan nilai mutlak adalah jarak (tak berarah). Khususnya , antara
x adalah jarak
x dengan titik asal. Demikian juga, x ο a adalah jarak antara x dengan a .
Sifat-sifat nilai mutlak |π₯π¦| = |π₯| |π¦| (i) |π₯|
π₯
(ii)
| | = |π¦|
(iii)
|π₯ + π¦| β€ |π₯| + |π¦|
(iv)
|π₯ β π¦| = ||π₯| β |π¦||
π¦
(ketidaksamaan segitiga)
KETIDAKSAMAAN YANG MENYANGKUT NILAI MUTLAK (i)
|π₯| < π βΊ βπ < π₯ < π ,
(ii)
|π₯| > π β π₯ < βπ ππ‘ππ’ π₯ > π
π positif
Kita dapat menggunakan fakta diatas untuk menyelesaikan yang menyangkut nilai mutlak. Contoh 1.
|π₯ β 4| < 1.5
Selesaikan ketaksamaan
Penyelesaian , berdasar sifat (i), maka |π₯ β 4| < 1.5 βΊ β1.5 < π₯ β 4 < 1.5 . Kemudian masing-masing ruas ditambahkan 4, maka ketidaksamaan menjadi 2.5 < π₯ < 5.5 . Jadi Himpunan penyelesaiannya dalam bentuk selang adalah (2.5 , 5.5), lihat gambar
0
1
2
3
4
6
5
2.5 < x < 5.5 Contoh 2. Selesaikan ketaksamaan |3π₯ β 5| β₯ 1 Peyelesaian, berdasar sifat (ii), maka Ketaksamaan ini dapat ditulis secara berurutan sebagai 3π₯ β 5 β€ β1 atau 3π₯ β 5 β₯ 1 3π₯ β€ 4 atau 3π₯ β₯ 6 π₯β€
4 3
atau π₯ β₯ 2
Jadi Himpunan penyelesaiannya adalah berupa gabungan dua buah 4 3
selang yaitu : β΄ π₯ β (ββ, ] βͺ [2, β), lihat gambar 0
1
]
[
4 3
2
3
4
π₯β€3 βͺ π₯β₯2
4
Sistem bilangan riil AKAR KUADRAT
a adalah bilangan real tak negatif. Akar dari a (ditulis : a ) adalah bilangan tak negatif yang kuadratnya sama dengan a . Karena hanya ada satu bilangan tak negatif yang memenuhi definisi ini, definisi ini Misalkan
dikatakan well-defined Catatan
a dengan a ο³ 0 sebagai penyelesaian dari
Jangan mendefinisikan
x2 ο a ο½ 0 Karena penyelesaian persamaan ini bisa bernilai negatif, yaitu
xο½ a
dan
xο½ο a
Tetapi kita bisa mendefinisikannya sebagai penyelesaian tak negatif dari persamaan tersebut. Perhatikan, untuk setiap bilangan non negatif a , berlaku
a ο³ 0 dan
a 2 ο½ a.
Sifat-sifat Akar kudrat
ab ο½
(i)
a b aοΌ b
a οΌ b jika dan hanya jika
(ii)
2 1 1 , 2, 3 , bilangan manakah yang terbesar dan terkecil? 3 2 3 Untuk menjawab pertanyaan ini , kuadratkan ketiga bilangan tersebut, masing-masing adalah 4 9 , 2 4 , 3 9 . Contoh 3.
Karena
Diantara ketiga bilangan real
1 1 3οΌ2 3 οΌ 2 3 2
3 9 οΌ 4 9 οΌ 4 8 , maka
Berikut kenyataan penting yang bermamfaat untuk diingat
x2 ο½ x
Soal-soal latihan Tentukan himpunan penyelesaian dan gambar garis bilangannya dari pertaksamaan berikut π₯
1.
a. |2π₯ β 7| < 3
b. | β 2| β€ 6
c. |3π₯ + 4| < 8
2.
a. |2π₯ β 3| > 6
b. | + 1| β₯ 3
c. 0 < 2π₯ + 3 β€ 4
3 π₯ 2
Sifat Misalkan π, π, π dan π bilangan reel, maka 1. 2. 3. 4.
π π π π
π
π+π
π
π
+ = π
ππ+ππ
π
ππ
+ =
π π
ππ
π π
ππ
. =
π βπ πβπ
πππ
π π
π
πβπ
π
π
β =
, πβ 0
π
π
ππβππ
π
π
ππ
πππ β =
, π, π β 0
, π, π β 0
π π
ππ
π π
ππ
= . =
, π, π, π β 0
5
Sistem bilangan riil JARAK ANTARA DUA TITIK, GRADIEN DAN PERSAMAAN GARIS LURUS Jika diketahui dua titik yaitu P(X1 , Y1 ) dan Q(X2 , Y2 ) maka dapat diketahui : 1.
Jarak anatar titik P dan Q adalah d(PQ) = β(X2 β X1 )2 + (Y2 β Y1 )2
2.
Gradien garis lurus yang melalui titik P dan Q adalah m=
Y2 β Y1 X2 β X1
Persamaan garis melalui sebuah titik P(X1 , Y1 ) dengan gradient m adalah
3.
Y β Y1 = m (X β X1 ) Persamaan garis lurus melalui dua titik P(X1 , Y1 ) dan P(X2 , Y2 ) adalah
4.
Y β Y1 X β X1 = Y2 β Y1 X2 β X1 GARIS SEJAJAR DAN TEGAK LURUS Misalakan diketahui dua garis, yaitu garis π: Y = m1 X + n1 dan garis β: Y = m2 X + n2 , maka 1.
Jika garis π πππππππ π (π ββ π) , maka π1 = π2 (gradiennya sama)
2.
Jika garis π πππππ πππππ π (π β₯ π) , maka π1 Γ π2 = β1 atau π2 =
1 βπ1
(gradient berkebalikan
dan berlawanan tanda) Contoh 1 Diketahui dua titik : π·(βπ, π) πππ§ πΈ(π, βπ) , maka 1.
Jarak titik P ke titik Q adalah d(PQ) = β(X2 β X1 )2 + (Y2 β Y1 )2 d(PQ) = β(6 β (β4))2 + ((β1) β 2)2 = β(6 + 4)2 + (β3)2 = β(10)2 + (β3)2 = β100 + 9 = β109
2.
Gradien garis lurus yang melalui titik P dan Q adalah Y2 β Y1 X2 β X1 β1 β 2 β3 β3 m= = = 6 β (β4) 6 + 4 10 m=
3.
Persamaan garis melalui sebuah titik P(β4,2) dengan gradient π =
β3 10
adalah
Y β Y1 = m (X β X1 ) β3 (X β (β4)) Yβ2= 10
6
Sistem bilangan riil β3
Yβ2= 4.
10
(X + 4) β
Yβ2=
β3 10
Xβ
12 10
β
Y=
β3 10
Xβ
12 10
+2 β
β3
Y=
10
X+
8 10
Persamaan garis lurus melalui dua titik P(β4 , 2) dan P(6 , β1) adalah Y β Y1 X β X1 = Y2 β Y1 X2 β X1 Yβ2 X β (β4) = (β1) β 2 6 β (β4) Yβ2 β3
=
X+4 10
atau
10(π β 2) = β3(π + 4)
10π β 20 = β3π β 12 β 10π = β3π₯ β 12 + 20
β 10π = β3π₯ + 8
βπ=
β3 10
π+
8 10
Contoh 2 a.
Tentukan persamaan garis melalui sebuah titik π(2,3) dan sejajar dengan garis π + 3π β 3 = 0
b.
Garis melalui titik π(β1, β4) dan tegak lurus garis π β 2π¦ + 2 = 0
Jawab a.
Ubah lebih dahulu persamaan garis π + 3π β 3 = 0 kedalam bentuk π = ππ + π (untuk mencari gradiennya) sebagai berikut : 3π = βπ + 3 atau π =
β1 3
π + 1, jadi π1 = β
1 3
Jadi persamaan garis melalui titik π(2,3) dengan gradient π2 adalah Y β Y1 = m2 (X β X1 ) 1 Y β 3 = β (X β 2) 3 1
2
3
3
Yβ3 =β π+
β
1
2
3
3
Y=β π+ +3
β
1
11
3
3
Y=β π+
b. Garis melalui titik π(β1, β4) dan tegak lurus garis π β 2π¦ + 2 = 0 Jawab. Cari dulu gradient dari garis β2π + 2 = 0 , yaitu π + 2 = 2π βΊ 2π = π + 2 atau
1
1
2
2
π = π + 1 , dengan gradient π1 =
Karena persamaan garis yang dicari adalah tegak lurus dengan garis dicari adalah π2 =
1 βπ1
=
1 1 2
β( )
1
π = π + 1 , maka gradient garis yang 2
= β2
sehingga persamaan garis melalui titik π(β1, β4) dengan gradient π2 = β2 adalah Y β Y1 = m2 (X β X1 ) Y β (β4) = β2 (X β (β1)) Y + 4 = β2(X + 1) Y + 4 = β2X β 2 β Y = β2X β 2 β 4 β Y = β2X β 6
7
Sistem bilangan riil
Sistem Koordinat Cartesien Sistem Koordinat Cartesien
y + + + 2 + + 1 + + + + + + +
- - - - - -3
-2
-1
0 -1 -2 -
(0,4)
y
4
1
2
4
(3,2)
2 1
x
3
(1,0)
(2,3)
P(x,y)
x
4 -3 (-3,-2)
-2
-1
0 -1
-2
1
2
3
4
(0,-3) (-2,0)
Jarak dua titik dan Gradien Garis lurus Jarak dari tititk P ke Q adalah
Gradien/slop/kemiringan garis lurus melalui titik P dan Q adalah
Persamaan garis lurus Persamaan garis melalui sebuah titik
dengan
Persamaan garis melalui dua titik
8
Sistem bilangan riil
Garis sejajar dan Tegak lurus Jika diketahui dua buah garis
Soal dan pemecahan 1.
a. Tuliskan himpunan nilai x yang memenuhi selang pada garis bilangan berikut
( a. 1:
β1
]
2
a. 2:
]
(
3
5
b. Gambarkan selang pada garis bilangan dari himpunan bilangan berikut b1 . {π₯ β π
|π₯ < 1 βͺ π₯ β₯ 3} : Gambr π1 : b2 . {π₯ β π
|β2 β€ π₯ β€ 2} 2.
3.
4.
: Gambr π2 :
Diberikan dua titik π(1, β1) dan π(2,3), tentukan a. Jarak antara titik P dan Q, yaitu πππ = b. Gradien garis lurus melalui P dan Q, yaitu πππ = c. Persamaan garis lurus melalui P dan Q: Tentukan a. Persamaan garis lurus melalui titi π(1,2) dan sejajar garis π: π₯ + 3π¦ β 3 = 0 b. Persamaan garis melalui titik π
(3, β1) dan tegak lurus terhadap garis π: π₯ β 2π¦ + 1 = 0 a. b.
Tulisan nilai-nilai x yang memenuhi nilai mutlak |π₯ β 2| = Tentukan nilai-nilai x yang memenuhi pertaksamaan harga mutlak |2π₯ β 5| < 1
Pemecahan (Solusi) 1. a. Himpunan nilai x yang memenuhi gambar selang berikut
( β1
]
2
]
(
3
5
masing-masing adalah {π₯ β π
|π₯ < β1π₯ β€ 2} a. 1: a. 2: {π₯ β π
|π₯ β€ 3 βͺ π₯ > 5} b. Gambar selang dari himpunan bilangan berikut masing-masing disebelah kanannya [ b1 . {π₯ β π
|π₯ < 1 βͺ π₯ β₯ 3} : ) b2 . {π₯ β π
|β2 β€ π₯ β€ 2}
:
[
1
β2
3
] 2
9
Sistem bilangan riil 2.
Diberikan dua titik π(1, β1) dan π(2,3), maka a.
Jarak titik P dan Q, yaitu πππ =β(π¦2 β π¦1 )2 + (π₯2 β π₯1 )2 = β(3 + 1)2 + (2 β 1)2 = β17
b.
Gradien garis lurus melalui P dan Q, yaitu πππ =
c.
Persamaan garis lurus melalui P dan Q: yaitu persamaan garis melalui titik π(1, β1) dengan gradien π = 4, yaitu : π¦ β π¦1 = π(π₯ β π₯1 ) β π¦ + 1 = 4(π₯ β 1) βΉ π¦ = 4π₯ β 5
a.
Persamaan garis lurus melalui titi π(1,2) dan sejajar garis π: π₯ + 3π¦ β 3 = 0.
π¦2 βπ¦1 π₯2 βπ₯1
=
3+1 2β1
=4
3. 1
1
Garis π πππππ‘ πππ‘π’πππ πππππ ππππ‘π’π βΆ π¦ = β π₯ + 1, dengan gradien ππ = β . Garis yang diminta 3
3
1
sejajar dengan garis π , maka gradiennya haruslah sama yaitu π = β . sejajar. Jadi persamaan garis 3
yang diminta adalah 1
1
7
3
3
3
π¦ β π¦1 = π(π₯ β π₯1 ) βΉ π¦ β 2 = β (π₯ β 1) βΉ π¦ = β π₯ +
b.. Persamaan garis melalui titik π
(3, β1) dan tegak lurus terhadap garis π: π₯ β 2π¦ + 1 = 0. 1
1
1
2
2
2
Garis π πππππ‘ πππ‘π’πππ πππππ ππππ‘π’π βΆ π¦ = π₯ + dengan ππ = . Karena garis yang diminta tegak lurus g, maka gradiennya haruslah berkebalikan dan berlawanan tanda, yaitu π = β2. Jadi persamaan garisnya adalah π¦ β π¦1 = π(π₯ β π₯1 ) βΉ π¦ + 1 = β2(π₯ β 3) βΉ π¦ = β2π₯ + 5 4. a. Nilai-nilai x yang memenuhi nilai mutlak |π₯ β 2| = adalah π₯ β 2, ππππ π₯ β₯ 2 |π₯ β 2| = { βπ₯ + 2, ππππ π₯ < 2 b.. Nilai-nilai x yang memenuhi pertaksamaan harga mutlak |2π₯ β 5| < 1 adalah βΊ β1 < 2π₯ β 5 < 1 βΊ 4 < 2π₯ < 6 βΊ 2