![Modul Matematika Diskrit [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/modul-matematika-diskrit.jpg)
16 0 4 MB
2016 MATEMATIKA DISKRIT
Diah Lara Amiati, M.Pd
Penyusun: DIAH LARA AMIATI, M.Pd Dosen Program Studi Matematika STKIP Muhammadiyah Pagaralam
ii
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nyalah saya dapat menyelesaikan penyusunan modul mata kuliah Matematika Diskrit ini meskipun masih banyak kekurangan didalamnya. Saya sangat berharap modul ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai mata kuliah Matematika Diskrit. Modul ini disusun untuk dimanfaatkan dalam kalangan sendiri, semata-mata hanya untuk membantu mahasiswa STKIP Muhammadiyah Pagaralam untuk mendapat ilmu pengetahuan, meningkatkan kompetensinya, dan mempermudah dalam mempelajari materi yang ada pada mata kuliah Matematika Diskrit. Bahan mata kuliah Matematika Diskrit yang disajikan di dalam modul ini meliputi: logika, himpunan, relasi, aljabar Boolean, dan metode peta Karnaugh. Pada akhir setiap bab, selalu diberikan soal-soal latihan untuk dikerjakan di rumah. Semoga modul sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Saya juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam modul ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, saya mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan saya mohon kritik, saran dan usulan yang membangun dari Anda demi perbaikan modul yang telah saya buat di waktu yang akan datang.
Palembang,
September 2015
iii
Diah Lara Amiati, M.Pd
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ...............................................................................................
iii
Daftar Isi ...........................................................................................................
iv
MODUL 1
LOGIKA ..................................................................................
1
A. Pernyataan .........................................................................................
2
B. Pernyataan Gabungan .......................................................................
2
1.
Konjungsi ...................................................................................
2
2.
Disjungsi ....................................................................................
3
3.
Negasi/ Ingkaran .........................................................................
4
4.
Jointdenial (Not OR/ NOR) .......................................................
4
5.
Not And (NAND) ......................................................................
5
6.
Exclusive OR (ExOR) ................................................................
5
7.
Exclusive NOR (ExNOR) ..........................................................
6
C. Tautologi dan Kontradiksi ................................................................
7
1.
Tautologi ....................................................................................
7
2.
Kontradiksi .................................................................................
7
D. Kesetaraan Logis ...............................................................................
8
E. Aljabar Proposisi ...............................................................................
8
F. Implikasi dan Bi-Implikasi ............................................................... 10 1.
Implikasi .................................................................................... 10
2.
Bi-Implikasi ............................................................................... 11
G. Inferensi ............................................................................................ 13 1.
Modus Ponen ............................................................................. 13
2.
Modus Tollen ............................................................................. 13
3.
Silogisme Hipotesis ................................................................... 14
4.
Silogisme Disjungtif .................................................................. 14
5.
Simplifikasi ................................................................................ 15
6.
Penjumlahan ............................................................................... 15
7.
Konjungsi ................................................................................... 16
H. Argumen ........................................................................................... 18
iv
Soal Latihan ............................................................................................. 19
MODUL 2
HIMPUNAN ............................................................................. 21
A. Himpunan .......................................................................................... 22 1.
Himpunan Kosong ..................................................................... 23
2.
Himpunan Bagian ....................................................................... 23
3.
Himpunan Saling Lepas ............................................................. 24
4.
Himpunan Kuasa ........................................................................ 25
B. Operasi antar Himpunan .................................................................... 25 1.
Irisan (intersection) .................................................................... 25
2.
Gabungan (union) ....................................................................... 26
3.
Komplemen (complement) ......................................................... 26
4.
Selisih (difference) ..................................................................... 27
5.
Selisih Simetri (symmetric difference) ....................................... 27
6.
Perkalian Kartesian (cartesian product) ..................................... 28
C. Semesta Pembicaraan/ Universe ....................................................... 28 D. Hukum-hukum Aljabar Himpunan .................................................... 29 E. Power Set ........................................................................................... 30 Soal Latihan .............................................................................................. 31
MODUL 3
RELASI ..................................................................................... 33
A. Relasi ................................................................................................. 34 B. Representasi Relasi ............................................................................ 34 1.
Representasi relasi dengan tabel ................................................ 34
2.
Representasi relasi dengan grafis ............................................... 35
3.
Representasi relasi dengan matriks ............................................ 35
C. Sifat-sifat Relasi ................................................................................ 36 1.
Relasi Refleksif (reflexive) ......................................................... 36
2.
Relasi Simetrik (symmetric) ....................................................... 36
3.
Relasi Transitif (transitive) ........................................................ 36
D. Mengkombinasikan Relasi ................................................................ 37 E. Komposisi Relasi ............................................................................... 37
v
Soal Latihan .............................................................................................. 40
MODUL 4
ALJABAR BOOLEAN ............................................................ 41
A. Definisi Aljabar Boolean .................................................................. 42 B. Aljabar Boolean Dua Nilai ................................................................ 42 C. Prinsip Dualitas ................................................................................. 44 D. Hukum-hukum Aljabar Boolean ....................................................... 45 E. Fungsi Boolean ................................................................................. 47 F. Penjumlahan dan Perkalian Dua Fungsi ........................................... 47 G. Komplemen Fungsi Boolean ............................................................. 48 H. Bentuk Kanonik ................................................................................ 49 Soal Latihan ............................................................................................. 52
MODUL 5
METODE PETA KARNAUGH ............................................. 53
A. Peta Karnaugh dengan Dua Peubah .................................................. 54 B. Peta Karnaugh dengan Tiga Peubah ................................................. 55 C. Peta Karnaugh dengan Empat Peubah .............................................. 56 Soal Latihan ............................................................................................. 58
vi
Daftar Pustaka ................................................................................................. 59
Modul 1
LOGIKA PENDAHULUAN Matematika diskrit adalah salah satu cabang ilmu matematika yang mempelajari dan mengkaji objek-objek diskrit. Suatu objek disebut diskrit jika terdiri dari sejumlah berhingga elemen yang berbeda atau elemen-elemennya tidak bersambungan (unconnected). Lawan kata diskrit adalah kontinyu (continuous) atau terus-menerus. Materi matematika diskrit dimulai dari pokok bahasan logika. Logika merupakan studi penalaran (reasoning). Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia disebutkan definisi penalaran, yaitu cara berpikir dengan mengembangkan sesuatu berdasarkan akal budi dan bukan dengan perasaan atau pengalaman. Pelajaran logika difokuskan pada hubungan antara pernyataanpernyataan (statements). Setelah mempelajari modul ini Anda diharapkan dapat memahami pengertian dari pernyataan, pernyataan gabungan, tautologi dan kontradiksi, kesetaraan logis, aljabar proposisi, implikasi dan bi-implikasi, inferensi, dan argumen. Setelah mempelajari modul ini, secara khusus Anda diharapkan mampu: 1. menjelaskan pengertian dari suatu pernyataan; 2. menjelaskan macam-macam pernyataan gabungan; 3. menjelaskan perbedaan tautologi dan kontradiksi; 4. membuktikan kesetaraan antara dua pernyataan; 5. menerapkan hukum-hukum aljabar proposisi; 6. menjelaskan pengertian dari implikasi dan bi-implikasi; 7. menjelaskan macam-macam inferensi;
1[Logika]
8. membuktikan kesahihan argumen.
A.
PERNYATAAN
Logika proposisi sering juga disebut logika matematika ataupun logika deduktif. Logika proposisi berisi pernyataan-pernyataan (dapat tunggal maupun gabungan). Pernyataan adalah kalimat deklarasi yang dinyatakan dengan huruf-huruf kecil, misalnya: p, q, r, s. Pernyataan berisi sifat dasar yaitu dapat bernilai benar (pernyataan benar) atau bernilai salah (pernyataan salah), tetapi tidak mungkin memiliki sifat kedua-duanya. Kebenaran atau kesalahan sebuah pernyataan dinamakan nilai kebenaran dari suatu pernyataan tersebut.
Contoh 1.1 1. 6 adalah bilangan genap merupakan pernyataan yang benar. 2. Ibu kota Provinsi Jawa Barat adalah Semarang merupakan pernyataan yang salah. 3. Astaga, mahal sekali harga nootbook itu adalah kalimat keheranan, bukan pernyataan.
Kalimat-kalimat yang tidak termasuk pernyataan adalah: 1. Kalimat perintah, 2. Kalimat pertanyaan, 3. Kalimat keheranan, 4. Kalimat harapan, 5. Kalimat . . . walupun . . .
B.
PERNYATAAN GABUNGAN
Beberapa pernyataan dapat digabung dengan kata penghubung dan, atau, tidak/bukan, serta variatifna, yang selanjutnya disebut pernyataan gabungan atau pernyataan majemuk atau compound statement. Macam-macam pernyataan gabungan.
1.
Konjungsi Definisi 1.1. Konjungsi adalah pernyataan gabungan dari dua pernyataan dengan kata
penghubung dan.
2[Logika]
Notasi-notasi konjungsi: p q, p x q, p.q, pq.
Tabel 1.1 Tabel Kebenaran Konjungsi p
q
pq
p
q
T
T
T
T
T
T
T
F
F
T
F
F
F
T
F
F
F
T
F
F
F
F
F
F
atau
dimana (T) berarti benar dan (F) berarti salah.
Contoh 1.2 p = sistem analog adalah suatu sistem dimana tanda fisik/ kualitas, dapat berbeda secara terus-menerus melebihi jarak tertentu adalah pernyataan benar. q = sistem digital adalah suatu sistem dimana tanda fisik/ kuantitas, hanya dapat mengasumsikan nilai yang berlainan adalah pernyataan yang benar. r = sistem bilangan desimal adalah sistem bilangan yang digunakan dalam sistem digital adalah pernyataan yang salah. s = aljabar linear adalah alat matematika dasar untuk disain logika adalah pernyataan salah. Maka: pq adalah konjungsi yang benar karena p benar, q benar. q×r adalah konjungsi yang salah karena q benar, r salah. r . s adalah konjungsi yang salah karena r salah, s salah.
2.
Disjungsi Definisi 1.2. Disjungsi adalah pernyataan gabungan dari dua pernyataan dengan kata
penghubung atau. Notasi-notasi disjungsi: p q, p + q. Tabel 1.2 Tabel Kebenaran Disjungsi p
q
pq
p
q
T
T
T
T
T
T
T
F
T
T
T
F
F
T
T
F
T
T
F
F
F
F
F
F
atau
Simbol tabel kebenaran yang bisa digunakan: Benar =T, B, +, 1
3[Logika]
Catatan:
Salah = F, S, – , 0
Contoh 1.3 p = keyboard adalah alat yang dapat digunakan untuk input data ke dalam komputer adalah peryataan benar. q = Hard disk adalah alat yang menentukan kecepatan kerja komputer adalah pernyataan salah. r = Procesor alat yang berfungsi sebagai otak dari sebuah komputer adalah pernyataan benar. s = Windows XP adalah sistematika menulis buku adalah pernyataan salah. Maka: pq adalah disjungsi yang benar karena p benar, q salah. pr adalah disjungsi yang benar karena p benar, r benar. qs adalah disjungsi yang salah karena q salah, s salah.
3.
Negasi/ Ingkaran Definisi 1.3. Negasi adalah sebuah pernyataan yang meniadakan pernyataan yang ada,
dapat di bentuk dengan menulis “adalah salah bahwa ...” atau dengan menyisipkan kata “tidak” dalam sebuah pernyataan. Notasi-notasi negasi: p, p, p.
Contoh 1.4 p = Hard disk adalah alat yang menentukan kecepatan kerja komputer adalah pernyataan salah. Maka: p = adalah salah bahwa hard disk adalah alat yang menentukan kecepatan kerja komputer adalah pernyataan benar. Jadi kebenaran sebuah negasi adalah lawan dari kebenaran pernyataan. Tabel 1.3 Tabel kebenaran negasi:
4[Logika]
4.
p
q
T
F
F
T
Jointdenial (Not OR/ NOR) Definisi 1.4. Jointdenial adalah pernyataan gabungan yang dihasilkan dari
menegasikan disjungsi.
Notasi NOR: pq, p nor q, (pq). Jointdenial adalah negasi dari or. Tabel 1.4 Tabel kebenaran NOR
5.
p
q
pq
pq
(p
q)
T
T
T
F
F
T
T
T
T
F
T
F
F
T
T
F
F
T
T
F
F
F
T
T
F
F
F
T
T
F
F
F
atau
Not And (NAND) Definisi 1.5. NAND adalah pernyataan gabungan yang dihasilkan dari menegasikan
konjungsi. Notasi NAND: (pq), (pq). NAND adalah negasi dari konjungsi Tabel 1.5 Tabel kebenaran NAND
6.
p
q
pq
(pq)
p
q
T
T
T
F
F
T
T
T
T
F
F
T
T
T
F
F
F
T
F
T
T
F
F
T
F
F
F
T
T
F
F
F
atau
Exclusive Or (ExOR) Definisi 1.6. Exor adalah pernyataan gabungan dimana salah satu p atau q (tidak
kedua-duanya) adalah benar. Notasi exor: p q.
Contoh 1.5 p = sistem analog adalah suatu sistem dimana tanda fisik/ kuantitas, dapat berbeda secara terus-menerus melebihi jarak tertentu adalah peryataan yang benar. q = sistem digital adalah suatu sistem dimana tanda fisik/ kuantitas, hanya dapat mengasumsi nilai yang berlainan adalah pernyataan yang benar. r = sistem bilangan desimal adalah sistem bilangan yang digunakan dalam system digital adalah pernyataan yang salah.
Maka: p q adalah exor yang salah karena p benar, q benar.
5[Logika]
s = aljabar linear adalah alat matematika dasar untuk disain logika adalah pernyataan salah.
p r adalah exor yang benar karena p benar, r salah. s q adalah exor yang benar karena q benar, s salah. r s adalah exor yang salah karena r salah, s salah. Tabel 1.6 Tabel kebenaran Exor.
7.
p
q
pq
p
q
T
T
F
T
F
T
T
F
T
T
T
F
F
T
T
F
T
T
F
F
F
F
F
F
atau
Exclusive NOR (ExNOR) Definisi 1.7. EXNOR adalah pernyataan gabungan ingkaran dari EXOR di mana nilai
kebenarannya benar bila kedua pernyataannya benar atau salah. Notasi EXNOR: ( p q).
Contoh 1.6 p = sistem analog adalah suatu sistem dimana tanda fisik/ kuantitas, dapat berbeda secara terus-menerus melebihi jarak tertentu adalah pernyataan benar. q = sistem digital adalah suatu sistem dimana tanda fisik/ kuantitas, hanya dapat mengasumsikan nilai yang berlainan adalah pernyataan benar. r = sistem bilangan desimal adalah sistem bilangan yang digunakan dalam sistem digital adalah pernyataan yang salah. s = aljabar linear adalah alat matematika dasar untuk desain logika adalah pernyataan salah. Maka: p EXNOR q, adalah pernyataan yang benar. p EXNOR r, adalah pernyataan yang salah. s EXNOR q, adalah pernyataan yang salah. r EXNOR s, adalah pernyataan yang benar.
6[Logika]
Tabel 1.7 Tabel kebenaran EXNOR. p
q
(p v q)
T
T
T
T
F
F
F
T
F
F
F
T
C.
TAUTOLOGI DAN KONTRADIKSI
Proposisi dipandang dari nilai kebenarannya dapat digolongkan menjadi 2 yaitu:
1.
Tautologi Definisi 1.8. Tautologi adalah proposisi yang selalu benar apapun pernyataannya.
Notasi tautologi: p q.
Contoh1.7 p =
Hard disk adalah alat yang menentukan kecepatan kerja komputer adalah pernyataan
salah. q = adalah salah bahwa hard disk adalah alat yang menentukan kecepatan kerja komputer adalah pernyataan benar. Maka: p q adalah proposisi yang benar. Tabel 1.8 Tabel kebenaran tautologi.
2.
p
q
p q
T
F
T
F
T
T
atau
p
p
T
T
F
F
T
T
Kontradiksi Definisi 1.9. Kontradiksi adalah proposisi yang selalu salah apapun pernyataannya.
Notasi kontradiksi: p p.
Contoh 1.8 p =
Hard disk adalah alat yang menentukan kecepatan kerja komputer adalah peryataan
salah. p = adalah salah bahwa hard disk adalah alat yang menentukan kecepatan kerja komputer adalah pernyataan benar. Maka: p p adalah proposisi yang salah.
p
p
p p
T
F
F
F
T
F
7[Logika]
Tabel 1.9 Tabel kebenaran kontradiksi.
D.
KESETARAAN LOGIS
Dua buah pertanyaan yang berbeda dikatakan setara bila nilai kebenarannya sama. Contoh 1.9 1. Tidak benar, bahwa aljabar linear adalah alat matematika dasar untuk disain logika adalah pernyataan benar. 2. Aljabar Boole adalah alat matematika dasar untuk desain logika adalah pernyataan benar.
Kedua pernyataan di atas mempunyai nilai kebenaran yang sama. Jadi kedua pernyataan di atas setara/ ekivalen. Akibatnya dua proposisi P(p, q, r, ...) dan Q(p, q, r, ...) dapat dikatakan setara jika memiliki tabel kebenaran yang sama. Dua buah proposisi yang setara dapat dinyatakan dengan P(p, q, r, ...) Q(p, q, r, ...).
Contoh 1.10 Selidikilah apakah kedua proposisi di bawah ini setara: 1. Tidak benar, bahwa sistem bilangan biner digunakan dalam sistem digital atau sistem digital hanya dapat mengasumsikan nilai yang berlainan. a. Sistem bilangan biner tidak digunakan dalam sistem digital dan tidak benar bahwa sistem digital hanya dapat mengansumsikan nilai yang berlainan. Kedua proposisi di atas dapat dituliskan dengan notasi sebagai berikut. 1. (p q) 2. p q Tabel 1.10 Tabel kebenaran. p
q
p
q
(p q)
(p q)
p q
T
T
F
F
T
F
F
T
F
F
T
T
F
F
F
T
T
F
T
F
F
F
F
T
T
F
T
T
Jadi, kedua proposisi tersebut setara atau (p q) p q
8[Logika]
E.
ALJABAR PROPOSISI
Proposisi dalam kerangka hubungan ekivalensi logika, memenuhi sifat-sifat yang dinyatakan dalam sejumlah hukum pada tabel 1.11. Beberapa hukum tersebut mirip dengan
hukum aljabar pada sistem bilangan riil, misalnya a b+c =ab+bc, yaitu hukum distributif, sehingga kadang-kadang hukum logika proposisi dinamakan juga hukum-hukum aljabar proposisi. Tabel 1.11 Hukum-hukum logika (hukum-hukum aljabar proposisi) 1. Hukum identitas:
6. Hukum penyerapan (absorpsi):
(a) p F p
(a) p (p q) p
(b) p T p
(b) p (p q) p
2. Hukum null/ dominasi:
7. Hukum komulatif:
(a) p F F
(a) p q q p
(b) p T T
(b) p q q p
3. Hukum negasi:
8. Hukum asosiatif:
(a) p p T
(a) p (q r) (p q) r
(b) p p F
(b) p (q r) (p q) r
4. Hukum idempoten:
9. Hukum distributif:
(a) p p p
(a) p (q r) (p q) (p r)
(b) p p p
(b) p (q r) (p q) (p r)
5. Hukum involusi (negasi ganda): (p) p
10. Hukum De Morgan: (a) (p q) p q (b) (p q) p q
Hukum-hukum logika di atas bermanfaat untuk membuktikan keekivalenan dua buah proposisi. Selain menggunakan tabel kebenaran, keekivalenan dapat dibuktikan denga hukum-hukum logika, khususnya pada proposisi majemuk yang mempunyai n buah proposisi atomik, maka tabel kebenarannya terdiri dari 2𝑛 baris. Untuk n yang besar jelas tidak praktis menggunakan tabel kebenaran, misalnya untuk n = 10 terdapat 210 baris di dalam tabel kebenarannya.
Contoh 1.11 Tunjukkan bahwa p (p q) dan p q keduanya ekivalen secara logika. Penyelesaian: (Hukum De Morgan)
(p p) (p q)
(Hukum distributif)
T (p q)
(Hukum negasi)
p q
(Hukum identitas)
9[Logika]
p (p q) p (p q)
Contoh 1.12 Buktikan hukum penyerapan : p (p q) p Penyelesaian: p (p q) (p F) (p q)
F.
1.
(Hukum identitas)
p (F q)
(Hukum distributif)
pF
(Hukum Null)
p
(Hukum identitas)
IMPLIKASI DAN BI-IMPLIKASI
Implikasi Selain dalam bentuk konjungsi, disjungsi, dan negasi, proposisi majemuk juga dapat
muncul berbentuk”jika p, maka q”, seperti pada contoh berikut: a. Jika adik lulus ujian, maka ia mendapat hadiah dari ayah. b. Jika Anda tidak mendaftar ulang, maka anda dianggap mengundurkan diri. Definisi 1.10. Pernyataan berbentuk “jika p, maka q” seperti itu disebut proposisi bersyarat atau kondisional atau implikasi yang dilambangkan dengan p q. Tabel 1.12 Tabel kebenaran implikasi p
q
pq
T
T
T
T
F
F
F
T
T
F
F
T
Implikasi p q memainkan peranan penting dalam penalaran. Implikasi ini tidak hanya diekspresikan dalam pernyataan standard “jika p, maka q” tetapi juga dapat diekpresikan dalam berbagai cara, antara lain: (a) Jika p, maka q (b) Jika p, q (c) p mengakibatkan q (d) q jika p
10[Logika]
(e) p hanya jika q (f) p syarat cukup agar q (g) q syarat perlu bagi q (h) q bilamana p
Contoh 1.13 Proposisi-proposisi berikut adalah implikasi dalam berbagai bentuk: (a) Jika hari hujan, maka tanaman akan tumbuh subur. (b) Jika tekanan gas diperbesar, mobil melaju kencang. (c) Es yang mencair dikutub mengakibatkan permukaan air laut naik (d) Orang itu mau berangkat jika ia diberi ongkos jalan. (e) Ahmad bisa mengambil mata kuliah Teori Bahasa Formal hanya jika ia sudah lulus mata kuliah Matematika Diskrit. (f) Syarat cukup agar pom bensin meledak adalah percikan api dari rokok. (g) Syarat perlu bagi Indonesia agar ikut Piala Dunia adalah dengan mengontrak pemain asing kenamaan. (h) Banjir bandang terjadi bilamana hutang ditebangi.
Contoh 1.14 Tunjukan bahwa p q ekivalen secara logika dengan p q. Penyelesaian: Tabel 1.13 memperlihatkan bahwa memang benar p q p q. Dengan kata lain pernyataan ”jika p maka q” ekivalen secara logika dengan “Tidak p atau q”. Tabel 1.13 Tabel Kebenaran p q dan p q p
q
p
pq
pq
T
T
F
T
T
T
F
F
F
F
F
T
T
T
T
F
F
T
T
T
Contoh 1.15 Tentukan negasi/ ingkaran dari p q. Penyelesaian: Dari contoh 1.14 sudah ditunjukkan bahwa p q ekivalen secara logika dengan p q. Gunakan hukum De Morgan untuk menentukan ingkaran dari p q.
(p q) ( p q) ( p) q p q Bi-Implikasi Definisi 1.11. Proposisi bersyarat penting lainnya adalah berbentuk “p jika dan hanya jika q” yang dinamakan bikondisional atau bi-implikasi yang dilambangkan dengan p q.
11[Logika]
2.
Pernyataan p q adalah benar bila p dan q mempunyai nilai kebenaran yang sama, yakni p
q benar jika p dab q keduanya benar atau p dan q keduanya salah. Tabel 1.14 Tabel Kebenaran Bi-implikasi p
q
pq
T
T
T
T
F
F
F
T
F
F
F
T
Perhatikan bahwa bi-implikasi p q ekivalen secara logika dengan (p q) (q p). Keekivalenan tersebut ditunjukkan pada tabel 1.15. Dengan kata lain pernyataan “p jika dan hanya jika q” dapat dibaca “Jika p maka jika q maka p”. Tabel 1.15 p q (p q) (q p) P
q
pq
pq
qp
(p q) (q p)
T
T
T
T
T
T
T
F
F
F
T
F
F
T
F
T
F
F
F
F
T
T
T
T
Terdapat sejumlah cara untuk menyatakan bi-implikasi p q dalam kata-kata, yaitu: (a) p jika dan hanya jika q (b) p adalah syarat perlu dan cukup untuk q (c) jika p maka q, dan sebaliknya
Contoh 1.16 Tuliskan setiap proposisi berikut ke dalam bentuk “p jika dan hanya jika q”. (a) Jika udara di luar panas maka Anda membeli es krim, dan jika Anda membeli ea krim maka udara di luar juga panas. (b) Anda naik jabatan jika Anda punya koneksi, dan Anda punya koneksi jika Anda naik jabatan. (c) Jika Anda lama menonton televisi maka mata anda lelah, begitu juga sebaliknya.
12[Logika]
Penyelesaian: (a) Anda membeli es krim jika dan hanya jika udara di luar panas, (b) Anda naik jabatan jika dan hanya jika Anda punya koneksi. (c) Mata Anda lelah jika dan hanya jika Anda lama menonton televisi.
G.
INFERENSI
Misalkan kita diberikan beberapa proposisi, kita dapat menarik kesimpulan baru dari deret proposisi tersebut. Definisi 1.12. Proses penarikan kesimpulan dari beberapa proposisi disebut inferensi (inference). Di dalam kalkulus proposisi, terdapat sejumlah kaidah inferensi. Beberapa kaidah inferensi diantaranya sebagai berikut.
1.
Modus Ponen Kaidah ini didasarkan pada tautologi (p ( p q)) q, yang dalam hal ini p dan p
q adalah hipotesis, sedangkan q adalah konklusi. Kaidah modus ponen dapat ditulis dengan cara: pq p
q Simbol dibaca sebagai “jadi” atau “karena itu”. Modus ponen menyatakan bahwa jika hipotesis p dan implikasi p q benar, maka konklusi q benar.
Contoh 1.17 Misalkan implikasi “jika 20 habis dibagi 2, maka 20 adalah bilangan genap” dan hipotesis ”20 habis dibagi 2” keduanya benar. Maka menurut modus ponen, inferensi berikut: “Jika 20 habis dibagi 2, maka 20 adalah bilangan genap. 20 habis dibagi 2. Karena itu, 20 adalah bilangan genap” adalah benar. Kita juga dapat menuliskan inferensi di atas sebagai berikut. Jika 20 habis dibagi 2, maka 20 adalah bilangan genap 20 habis dibagi 2 20 adalah bilangan genap
2.
Modus Tollen Kaidah ini didasarkan pada tautologi [ q (p q)] p. Kaidah modus tollen
13[Logika]
ditulis dengan cara:
pq
q p Contoh 1.18 Misalkan implikasi “Jika n bilangan ganjil, maka n2 bernilai ganjil” dan hipotesis “n2 bernilai genap” keduanya benar. Maka menurut modus tollen inferensi berikut. Jika n bilanganganjil, maka n2 bernilai ganjil n2 bernilai genap
n bukan bilangan ganjil adalah benar.
3.
Silogisme Hipotesis Kaidah ini didasarkan pada tautologi [(p q) (q r)] (p r). Kaidah
silogisme ditulis dengan cara: pq qr
pr Contoh 1.19 Misalkan implikasi “Jika saya belajar dengan giat, maka saya lulus ujian” dan implikasi “Jika saya lulus ujian, maka saya cepat menikah” adalah benar. Maka menurut kaidah silogisme, inferensi berikut. Jika saya belajar dengan giat, maka saya lulus ujian Jika saya lulus ujian, maka saya cepat menikah Jika saya belajar dengan giat, maka saya cepat menikah adalah benar
4.
Silogisme Disjungtif Kaidah ini didasarkan pada tautologi [(p q) p] q. Kaidah silogisme disjungtif
ditulis dengan cara: pq
14[Logika]
p q
Contoh 1.20 Inferensi berikut: “Saya belajar dengan giat atau saya menikah tahun depan. Saya tidak belajar dengan giat. Karena itu, saya menikah tahun depan” menggunakan kaidah silogisme disjungtif, atau dapat ditulis dengan cara: Saya belajar dengan giat atau saya menikah tahun depan. Saya tidak belajar dengan giat. Saya menikah tahun depan
5.
Simplifikasi Kaidah ini didasarkan pada tautologi (p q) p, yang dalam hal ini p dan q adalah
hipotesis, sedangkan p adalah konklusi. Kaidah simplifikasi ditulis dengan cara: p q
p Contoh 1.21 Penarikan kesimpulan seperti berikut ini. “Hamid adalah mahasiswa ITB dan mahasiswa UNPAR. Karena itu, Hamid adalah mahasiswa ITB. menggunakan kaidah simplifikasi, atau dapat juga ditulis dengan cara: Hamid adalah mahasiswa ITB dan mahasiswa UNPAR Hamid adalah mahasiswa ITB Simplifikasi berikut juga benar: “Hamid adalah mahasiswa ITB dan mahasiswa UNPAR. Karena itu, Hamid adalah mahasiswa UNPAR”. karena urutan proposisi di dalam konjungsi p q tidak mempunyai pengaruh apa-apa.
6.
Penjumlahan Kaidah ini didasarkan pada tautologi p (p q). Kaidah penjumlahan ditulis dengan
cara: p
15[Logika]
pq
Contoh 1.22 Penarikan kesimpulan seperti berikut ini. “Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit. Karena itu, Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit atau mengulang kuliah Algoritma”. menggunakan kaidah penjumlahan, atau dapat juga ditulis dengan cara: Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit atau mengulang kuliah Algoritma
7.
Konjungsi Kaidah ini didasarkan pada tautologi ((p) (q) (p q). Kaidah konjungsi ditulis
dengan cara: p q
pq Contoh 1.23 Penarikan kesimpulan seperti berikut ini. “Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit. Taslim mengulang kuliah Algoritma. Karena itu, Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit dan mengulang kuliah Algoritma”. menggunakan kaidah konjungsi, atau dapat juga ditulis dengan cara: Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit Taslim mengulang kuliah Algoritma Taslim mengambil kuliah Matematika Diskrit dan mengulang kuliah Algoritma
H. ARGUMEN Argumen adalah suatu deret proposisi yang dituliskan sebagai : p1 p2 ⋮ pn
q
16[Logika]
yang dalam ini , p1, p2, , pn disebut hipotesis (atau premis), dan q disebut konklusi. Argumen ada yang sahih (valid) dan palsu (invalid). Valid tidak sama maknanya dengan “benar” (true). Sebuah argumen dikatakan sahih jika konklusi benar bilamana semua hipotesisnya benar; sebaliknya argumen dikatakan palsu (fallacy atau invalid). Jika argumen
sahih, maka kadang-kadang kita mengatakan bahwa secara logika konklusi mengikuti hipotesis atau sama dengan memperlihatkan bahwa implikasi: (p1 p2 pn) q adalah benar (yaitu, sebuah tautologi). Argumen yang palsu menunjukkan proses penalaran yang tidak benar.
Contoh 1.24 Perlihatkan bahwa argumen berikut: “Jika air laut surut setelah gempa di laut, maka tsunami datang. Air laut surut setelah gempa di laut. Karena itu tsunami datang”. adalah sahih. Penyelesaian: Misalkan p adalah proposisi “Air laut surut setelah gempa di laut” dan q adalah proposisi “tsunami datang”. Maka, argumen di dalam soal dapat ditulis sebagai: pq p
q Ada dua cara yang dapat digunakan untuk membuktikan kesahihan argumen ini. Keduanya menggunakan tabel kebenaran. Cara 1: Bentuklah tabel kebenaran untuk p, q, dan p q Tabel 1.16 Tabel kebenaran untuk p, q, dan p q p
q
pq
T
T
T
T
F
F
F
T
T
F
F
T
sahih jika semua hipotesisnya benar, maka konklusinya benar. Kita periksa apabila hipotesis p dan p q benar, maka konklusi q juga benar sehingga argumen dikatakan benar. Periksa di tabel 1.16, p dan p q benar secara bersama-sama pada baris 1. Pada baris 1 ini q juga benar. Jadi, argumen yang berbentuk modus ponen di atas sahih.
[p (p q)] p merupakan tautologi. Tabel 1.17 memperlihatkan bahwa [p (p q)] p suatu tautologi, sehingga argumen dikatakan sahih.
17[Logika]
Cara 2: Perlihatkan dengan tabel kebenaran apakah
Tabel 1.17 [p (p q)] p adalah tautologi p
q
pq
p (p q)
[p (p q)] p
T
T
T
T
T
T
F
F
F
T
F
T
T
F
T
F
F
T
F
T
Perhatikanlah bahwa penarikan kesimpulan di dalam argumen ini menggunakan modus
18[Logika]
ponen. Jadi, kita juga telah memperlihatkan bahwa modus ponen adalah argumen yang sahih.
Soal Latihan 1. Diberikan pernyataan “Tidak benar bahwa dia belajar Algoritma tetapi tidak belajar Matematika”. (a) Nyatakan pernyataan di atas dalam notasi simbolik (ekspresi logika) (b) Berikan pernyataan yangs ekivalen secara logika dengan pernyataan tersebut (Petunjuk: gunakan hukum De Morgan)
2. Untuk menerangkan mutu sebuah hotel, misalnya p: Pelayanan baik, dan q: Tarif kamarnya murah, r: Hotelnya berbintang tiga. Terjemahkan proposisi-proposisi berikut dalam notasi simbolik (menggunakan p, q, r): (a) Tarif kamarnya murah, tapi pelayanannya buruk. (b) Tarif kamarnya mahal atau pelayanannya baik, namun tidak keduanya. (c) Salah bahwa hotel berbintang tiga berarti tarif kamarnya murah dan pelayanannya buruk. 3. Tentukan negasi/ ingkaran dari pernyataan berikut: “Dia tidak pergi ke kampus maupun ke perpustakaan bilamana hari ini hujan”. 4. Misalkan p adalah “Hari ini adalah hari Rabu”, q adalah “Hujan turun” dan r adalah “Hari ini panas”. Terjemahkan notasi simbolik ini dengan kata-kata: (a) p q (b) (p q) r (c) p (q r)
5. Tuliskan tabel kebenaran untuk setiap proposisi berikut. (a) (p q) p (b) ( p q) p (c) (p q) ( q r) 6. Tunjukan bahwa [ p (p q)] q adalah tautologi.
(a) Jika 2 + 2 = 4, maka 3 + 3 = 5 (b) Jika 2 + 2 = 4, maka 4 adalah bilangan prima (c) Jika 3 < 6, maka 6 < 2
19[Logika]
7. Nyatakan apakah setiap implikasi berikut benar atau salah.
8. Gunakan tabel kebenaran untuk memperlihatkan hukum distributif p (q r) (p q)
(q r) 9. Perlihatkan bahwa (p q) r dan p (q r) tidak ekivalen.
10. Gunakan tabel kebenaran untuk menunjukkan bahwa tiap implikasi berikut adalah tautologi. (a) p (p q) (b) (p q) q
20[Logika]
(c) (p q) (p q)
Modul 2
HIMPUNAN PENDAHULUAN
Salah satu kemampuan yang kita kuasai setelah mempelajari logika proposisi adalah kemampuan untuk membedakan. Membedakan apakah tautologi, kontradiksi atau bentuk proposisi yang lain, membedakan apakah proposisi bernilai benar atau salah, membedakan apakah kuantor universal atau exixtential. Untuk dapat menguasai teori himpunan, kemampuan untuk membedakan sangat diperlukan, karena himpunan merupakan kumpulan benda atau objek yang didefinisikan secara jelas. Himpunan dapat dipandang sebagai kumpulan benda-benda yang berbeda tetapi dalam satu segi dapat ditanggapi sebagai satu kesatuan. Objek-objek ini disebut anggota atau elemen himpunan. Setelah mempelajari modul ini Anda diharapkan dapat memahami pengertian dari himpunan, cara penyajian himpunan, operasi antar himpunan, semesta pembicaraan (universe), sifat-sifat operasi pada himpunan, serta pengertian dari power set. Setelah mempelajari modul ini, secara khusus Anda diharapkan mampu: 1. menjelaskan pengertian dari himpunan; 2. menuliskan cara penyajian himpunan; 3. menyelesaikan operasi-operasi antar himpunan; 4. menjelaskan maksud dari semesta pembicaraan (universe) dalam himpunan; 5. menerapkan hukum-hukum aljabar himpunan; dan
21[Himpuan]
6. menjelaskan pengertian power set.
A.
HIMPUNAN
Definisi 2.1. Himpunan didefinisikan sebagai kumpulan objek-objek yang berbeda yang tercakup dalam satu kesatuan atau himpunan objek dengan syarat keanggotaan tertentu. Untuk menyatakan suatu himpunan, digunakan huruf besar/ kapital seperti A, B, C, dsb. Sedangkan untuk menyatakan anggota-anggotanya digunakan huruf kecil seperti a, b, c, dsb. Misalkan: S = {1,2,3,4,5} S = {x1 x 5, x N} Jika suatu objek x merupakan anggota dari himpunan S, maka dituliskan x S dan dibaca: “x adalah anggita S”, atau “x adalah elemen S”. Sebaliknya jika x bukan anggota S, dituliskan x
S. Ada beberapa cara untuk menyajikan himpunan: a)
Simbol-simbol baku Beberapa himpunan dituliskan dengan simbol-simbo yang sudah baku. Simbol baku yang biasa digunakan untuk mendefinisikan himpunan antara lain: P = himpunan bilangan bulat positif = {1, 2, 3, } N = himpunan bilangan asli = {1, 2, } Z = himpunan bilangan bulat = {, -2, -1, 0, 1, 2, } Q = himpunan bilangan rasional R = himpunan bilangan riil C = himpunan bilangan kompleks
b)
Notasi pembentuk himpunan Cara lain menyajikan himpunan adalah dengan notasi pembentuk himpunan (set builder). Himpunan dinyatakan dengan menulis syarat yang harus dipenuhi oleh anggotanya. Notasi: {x | syarat yang harus dipenuhi oleh x} Aturan yang digunakan dalam penulisan syarat keanggotaan: (a) Bagian di kiri tanda “|” melambangkan elemen himpunan. (b) Tanda “|” dibaca dimana. (c) Bagian di kanan tanda “|” menunjukkan syarat keanggotaan himpunan. (d) Setiap tanda “,” di dalam syarat keanggotaan dibaca sebagai dan.
22[Himpunan]
Contoh 2.1 A adalah himpunan bilangan bulat positif yang kecil dari 5, dinyatakan sebagai: A = {x|x adalah himpunan bilangan bulat positif lebih kecil dari 5} atau dalam notasi yang lebih ringkas: A = {x|x P, x < 5}
yang sama dengan A = {1, 2, 3, 4}
c)
Diagram Venn Diagram Venn menyajikan himpunan secara grafis. Cara penyajian himpunan ini diperkenalkan oleh matematikawan Inggris yang bernama John Venn pada tahun 1881. Di dalam diagram Venn, himpunan semesta (S) digambarkan sebagai suatu segi empat dan himpunan lainnya digambarkan sebagai lingkaran di dalam segi empat tersebut. Contoh 2.2 Misalkan S = {1, 2, , 7, 8}, A = {1, 2, 3, 4} dan B = { 2, 5, 6, 8}. Ketiga himpunan tersebut digambarkan dengan diagram Venn pada gambar 2.1. Perhatikan bahwa A dan B mempunyai anggota bersama, yaitu 2 dan 5. Anggota S yang lain, yaitu 7 dan 4 tidak termasuk di dalam himpunan A dan B. S
7 1
2
8
3
5
6
A
B
4
Gambar 2.1 Diagram Venn untuk contoh 2.2
Adapun macam-macam himpunan dijelaskan di bawah ini. 1.
Himpunan Kosong Definisi 2.2. Himpunan yang tidak memiliki satupun elemen atau himpunan dengan
kardinal = 0 disebut himpunan kosong (empty set). Notasi: atau {}
Contoh 2.3 (a) E = {x | x < x}, maka |E| = 0 (b) P = {orang Indonesia asli yang pernah ke bulan}, maka |P| = 0 (c) A = {x | x adalah akar-akar persamaan kuadrat 𝑥 2 + 5𝑥 + 10 = 0}, maka |A| = 0
2.
Himpunan bagian
dalam himpunan tersebut juga termasuk ke dalam himpunan yang lain.
Definisi 2.3. Jika A dan B adalah himpunan-himpunan maka A disebut himpunan bagian (subset) dari B bila dan hanya bila setiap anggota A juga merupakan anggota B.
23[Himpuan]
Sebuah himpunan dapat menjadi bagian dari himpunan lain. Anggota yang ada di
Notasi: A B jika dan hanya jika x A, x B Perhatikan gambar 2.2. Jika A adalah himpunan bagian B, dikatakan jiga bahwa B memuat A (simbol B A).
Gambar 2.2 Diagram Venn untuk A B
P disebut himpunan bagian sejati (proper subset) dari Q jika P tidak sama dengan Q, artinya setidaknya ada satu unsur di dalam Q yang tidak ada dalam P. Misalkan, P = {a, b} merupakan himpunan bagian sejati dari himpuan Q = {y, x, b, c, a}. Untuk menyatakan P adalah himpunan bagian sejati Q, dapat dituliskan P Q. Perbedaan antara simbol (simbol keanggotaan himpunan) dan (simbol himpunan bagian). x A berarti bahwa elemen x adalah salah satu diantara elemen-elemen A. Sedangkan A B berarti bahwa setiap anggota A merupakan anggota B.
Contoh 2.4 (a) {1, 2, 3} {1, 2, 3, 4} (b) {1, 2, 3} {1, 2, 3} Jika A = {(x, y) | x + y < 4, x 0, y 0} dan B = {(x, y) | 2x + y < 4, x 0, y 0}, maka B A.
3.
Himpunan saling lepas Dua buah himpunan mungkin saja tidak memiliki anggota yang sama satupun, maka
kedua himpunan tersebut dikatan saling lepas (disjoint)
Definisi 2.4. Dua himpunan A dan B dikatakan saling lepas jika keduanya tidak memiliki elemen yang sama. Notasi: A // B.
24[Himpunan]
Diagram Venn yang menggambarkan dua himpunan yang saling lepas ditunjukkan pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Diagram Venn untuk A // B
Contoh 2.5 Jika A = {x | x P, x < 8 } dan B = {10, 20, 30, }, maka A // B.
4.
Himpunan kuasa Definisi 2.5. Himpunan kuasa (power set) dari himpunan A adalah suatu himpunan
yang elemennya merupakan semua himpunan bagian dari A, termasuk himpunan kosong dan himpunan A sendiri. Notasi: P(A) atau 2 𝐴
Contoh 2.6 Jika A = {1, 2}, maka P(A) = {, {1},{2},{2, 2}}
B.
1.
OPERASI ANTAR HIMPUNAN
Irisan (intersection) Definisi 2.6. Irisan dua buah himpunan A dan B (ditulis A B) adalah himpuan semua
elemen-elemen anggota A dan anggota B. Notasi: A B = {x x A dan x B}. Diagram Venn untuk A B ditunjukkan pada gambar 2.4. Daerah yang diarsir adalah A B. S
A
B
Contoh 2.7 (a) Jika A = {2,4,6,8,10} dan B = { 4,10,14,18} maka A B = {4,10}
25[Himpuan]
Gambar 2.4 Diagram Venn untuk A B
(b) Jika A = {3,5,9} dan B = {-2,6}, maka A B =
2.
Gabungan (union) Definisi 2.7. Gabungan dua buah himpunan A dan B (ditulis A B) adalah himpunan
semua elemen-elemen anggota A atau anggota B. Notasi: A B = {x x A atau x B}. Diagram Venn untuk A B ditunjukkan pada gambar 2.5. Daerah yang diarsir adalah A B. S
A
B
Gambar 2.5 Diagram Venn untuk A B
Jika A B = { }, maka A dan B adalah himpunan saling lepas (disjoint) atau saling asing, yakni keduanya tidak memiliki elemen yang sama. Dinotasikan dengan A // B.
Contoh 2.8 (a) Jika A = {2,5,8} dan B = {7,5,22}, maka A B = {2,5,7,8,22} (b) A = A
3.
Komplemen (complement) Definisi 2.8. Komplemen dari suatu himpunan A terhadap suatu himpunan semesta S
adalah suatu himpunan yang elemennya merupakan elemen S yang bukan elemen A. Notasi: AC ={ x | x S dan x A} Diagram Venn untuk AC ditunjukkan pada gambar 2.4. Daerah yang diarsir adalah AC. S
26[Himpunan]
A C
Gambar 2.6 Diagram Venn untuk A
Contoh 2.9 Misalkan S = {1, 2, 3, , 9},
(a) Jika A = {1, 3, 7, 9}, maka AC = {2, 4, 6, 8} 𝑥
(b) Jika A = {x | 2 P, x < 9}, maka AC = {1, 3, 5, 7, 9} 4.
Selisih (difference) Definisi 2.9.
Selisih dua himpunan B dari himpunan A (simbol A – B) adalah
himpunan semua elemen x dalam S sedemikian hingga x anggota A, tapi x bukan anggota B. Notasi: A – B = { x x A dan x B} = A Bc. Diagram Venn untuk A – B ditunjukkan pada gambar 2.5. Dareah yang diarsir adalah A – B. S
A
B
Gambar 2.7 Diagram Venn untuk A – B
Contoh 2.10 (a) Jika A = {1,2,3, , 10} dan B = {2,4,6,8,10}, maka A – B = {1,3,5,7,9} dan B – A = (b) {1,3,5} – {1,2,3} = {5}, tetapi {1,2,3} – {1,3,5} = {2}
5.
Selisih Simetri (Symmetric Difference) Definisi 2.10. Selisih simetri (beda setangkup) antara himpunan A dan B,
dilambangkan A B adalah himpunan yang mengandung tepat semua unsur yang ada dalam A atau di dalam B namun tidak di dalam keduanya. Dengan kata lain, A B adalah himpunan: Notasi: A B = { x x (A B) dan x (A B) A B = { x x (A B) – (A B) = (A – B) (B – A) Himpunan A B dapat dilihat pada gambar 2.6. Daerah yang diarsir adalah A B.
A
B
Gambar 2.8 Diagram Venn untuk A B
27[Himpuan]
S
Contoh 2.11 (a) Jika A = {2, 4, 6} dan B = {2, 3, 5}, maka A B = {3, 4, 5, 6} (b) A = himpunan segitiga sama kaki, B = himpunan segitiga siku-siku. A B = himpunan segitiga sama kaki yang tidak siku-siku dan segitiga siku-siku yang tidak sama kaki.
Teorema 2.1. Selisih simetri memenuhi sifat-sifat berikut.
6.
(a) A B = B A
(Hukum komutatif)
(b) (A B) C = A (B C)
(Hukum asosiatif)
Perkalian Kartesian (Cartesian Product) Definisi 2.11. Perkalian kartesian dari himpunan A dan B adalah himpunan yang
elemennya semua pasangan berurutan (ordered pairs) yang dibentuk dari komplemen pertama dari himpunan A dan komponen kedua dari himpunan B. Notasi: A B = {(a,b) a A dan b B}
Contoh 2.12 (a) Misalkan C = {1,2,3}, dan D = {a,b}, maka: C D = {(1,a), (1,b), (2,a), (2,b), (3,a), (3,b)} D C = {(a,1), (b,1), (a,2), (b,2), (a,3), (b,3)} C D. (b) Misalkan A = B = himpunan semua bilangan riil, maka A B = himpunan semua titik di bidang datar.
Catatan: 1)
Jika A dan B merupakan himpunan berhingga, maka: A B = A B
2)
Pasangan berurutan (a,b) berbeda dengan (b,a), dengan kata lain (a,b) (b,a).
3)
Perkalian kartesian tidak komutatif, yaitu A B B A dengan syarat A dan B tidak
28[Himpunan]
kosong. 4)
Jika A = atau B = , maka A B = B A =
C.
SEMESTA PEMBICARAAN / UNIVERSE
Semesta pembicaraan adalah himpunan yang memuat seluruh objek yang akan menjadi pembicaraan (S). Sedangkan himpunan elemen dari S yang tidak termasuk ke dalam himpunan A disebut himpunan komplemen dari A dan disimbolkan dengan AC. AC = { x S dan x A}
AC = S – A S
A AC
Gambar 2.6 Diagram Venn untuk AC
Contoh 2.13 Misalkan S = {1,2,3, , 9}, (a) Jika A = {1,3,7,9}, maka AC = {2,4,6,8} (b) Jika A = { x x/2 P, x < 9}, maka AC = {1,3,5,7,9}
D.
HUKUM-HUKUM ALJABAR HIMPUNAN
Terdapat beberapa sifat yang berlaku pada operasi antara dua himpunan atau lebih. Sifat-sifat tersebut dinyatakan dalam kesamaan himpunan (set identities). Kesamaan tersebut diberi nama “hukum” yang menyatakan bahwa bila ada dua himpunan atau lebih dioperasikan, maka hukum-hukum yang mengatur operasi tersebut berlaku. Terdapat kemiripan antara hukum-hukum himpunan dengan hukum-hukum logika. Notasi , , F, T pada hukum-hukum logika masing-masing berkoresponden dengan notasi , , , dan S pada himpunan. Untuk lebih jelas perhatikan tabel 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1 Hukum-hukum Aljabar Himpunan
6. Hukum penyerapan: (a) 𝐴 𝐴 𝐵 = 𝐴 (b) 𝐴 𝐴 𝐵 = 𝐴
7. Hukum komutatif: (a) 𝐴 𝐵 = 𝐵 𝐴 (b) 𝐴 𝐵 = 𝐵 𝐴 8. Hukum asosiatif: (a) 𝐴 𝐵 𝐶 = 𝐴 𝐵 (b) 𝐴 𝐵 𝐶 = 𝐴 𝐵 9. Hukum distributif: (a) 𝐴 𝐵 𝐶 = 𝐴 𝐵 (b) 𝐴 𝐵 𝐶 = 𝐴 𝐵 10. Hukum De Morgan: (a) (𝐴 𝐵)𝑐 = 𝐴𝐶 𝐵𝐶 (b) (𝐴 𝐵)𝑐 = 𝐴𝐶 𝐵𝐶 11. Hukum 0/1: (a) = S (b) 𝑆 𝐶 =
𝐶 𝐶 (𝐴 𝐶) (𝐴 𝐶)
29[Himpuan]
1. Hukum identitas: (a) 𝐴 = 𝐴 (b) 𝐴 𝑆 = 𝐴 2. Hukum null/ dominasi: (a) 𝐴 = (b) 𝐴 𝑆 = 𝑆 3. Hukum komplemen: (a) 𝐴 𝐴𝐶 = 𝑆 (b) 𝐴 𝐴𝐶 = 4. Hukum idempoten: (a) 𝐴 𝐴 = 𝐴 (b) 𝐴 𝐴 = 𝐴 5. Hukum involusi: 𝐴𝐶 = 𝐴
E.
POWER SET
Definisi 2.12 Power set dari A ditulis P(A). Didefinisikan sebagai himpunan yang elemennya merupakan semua himpunan bagian dari A, termasuk himpunan kosong dan himpunan A sendiri. A = Himpunan hingga. A= P(A) = {} Jika A = m, maka P(A) = 2m. Atau
n (P(A)) = 2n(A) B = {a,b} Maka himpunan bagiannya adalah , {a},{b},{a,b}
Contoh 2.13 Jika C = {,{}}, dan jika A ={1,2}, maka P (C) = {,{},{{}},{{}}} dan P(A) =
30[Himpunan]
{,{1 },{2},{1,2}}
Soal Latihan
1. Tentukan: (a) Himpunan kuasa dari himpunan {, {}} (b) Berapa banyak elemen pada himpunan P ({, a¸{a}, {{a}}})
2. Jika A = {1,2,4,8,16}, B = {2,4,6,8,10}, dan C = {1,3,7,15}. Tentukanlah: (a) A B
(g) A B
(b) A B
(h) A B
(c) A – C
(i) P (A)
(d) A (B C)
(j) P (B)
(e) (A B) (A C)
(k) P (A B)
(f) C – (B – A)
(l) P (A B)
3. Misalkan A dan B himpunan. Buktikan bahwa (A B) (A BC) = A
4. Buktikan hukum penyerapan: (a) A (A B) = A (b) A (A B) = A
31[Himpuan]
5. Misalkan A dan B himpunan. Tunjukkan bahwa (A – B) – C = (A – C) – B
32[Himpunan]
Modul 3
RELASI PENDAHULUAN Di dalam modul 2 pada materi himpunan, kita sudah mengenal pasangan terurut.Cara yang paling mudah menyatakan hubungan antara elemen dari dua himpunan adalah dengan himpunan pasangan berurutan. Himpunan pasangan berurutan diperoleh dari perkalian kartesian (cartesian product) antara dua himpunan. Hubungan antara elemen himpunan dengan elemen himpunan lain dinyatakan dengan struktur yang disebut relasi. Di dalam modul 3 ini kita akan membahas relasi dan sifatsifatnya. Setelah mempelajari modul ini Anda diharapkan dapat memahami konsep dari relasi, dan sifat-sifatnya. Setelah mempelajari modul ini, secara khusus Anda diharapkan mampu: 1. menjelaskan pengertian dari relasi; 2. menuliskan cara merepresentasikan relasi ke dalam bentuk tabel, grafis, dan matriks; 3. membuktikan sifat-sifat relasi; 4. menuliskan kombinasi relasi; dan
33[Relasi]
5. menuliskan komposisi dari dua relasi atau lebih.
A.
PENGERTIAN RELASI
Relasi antara himpunan A dan B disebut relasi biner yang didefinisikan sebagai berikut. Definisi 3.1. Sebuah relasi R antara himpunan A dan B adalah sebuah himpunan dari pasangan terurut anggota-anggota himpunan A dan B. Relasi biner R antara A dan B adalah himpunan bagian dari 𝐴 𝐵. Notasi: 𝑅 (𝐴 × 𝐵) Jika A dan B adalah dua himpunan yang sama, maka cukup dikatakan bahwa R adalah relasi pada A. Himpunan A disebut daerah asal (domain) dari R, dan himpunan B disebut daerah hasil (range atau codomain) dari R.
Contoh 3.1 Misalkan P = {2, 3, 4} dan Q = {2, 4, 8, 9, 15}. Definisikanlah relasi R dari P ke Q dengan (p, q) R jika p habis membagi q. Penyelesaian: R = {(2, 2), (2, 4), (4, 4), (2, 8), (4, 8), (3, 9), (3, 15)}
B.
1.
REPRESENTASI RELASI
Representasi Relasi dengan Tabel Relasi biner dapat direpresentasikan sebagai tabel. Kolom pertama tabel menyatakan
daerah asal, sedangkan kolom kedua menyatakan daerah hasil.
34[Relasi]
Relasi R pada contoh 3.1 dapat dinyatakan dengan tabel 3.1. P
Q
2
2
2
4
4
4
2
8
4
8
3
9
3
15
Tabel 3.1
2.
Representasi Relasi dengan Grafis Salah satu cara untuk menyajikan relasi adalah dengan menggunakan kalimat, seperti
“lebih besar dari”, “lebih kecil dari”, dsb. Cara lainnya adalah dengan mendaftarkan himpunan pasangan berurutnya. Cara ketiga adalah dengan menggambarkannya ke dalam bentuk grafik dengan menggunakan panah untuk menunjukkan hubungan pada himpunan pasangan berurutnya.
Representasi grafis dari contoh 3.1 ditunjukan pada gambar 3.1 di bawah ini.
Gambar 3.1 Refresentasi Grafis dari Relasi
3.
Representasi Relasi dengan Matriks Misalkan R adalah relasi dari 𝐴 = {𝑎1 , 𝑎2 , ⋯ , 𝑎𝑚 } dan 𝐵 = {𝑏1 , 𝑏2 , ⋯ , 𝑏𝑛 }. Relasi R
dapat disajikan dengan matriks 𝑀 = 𝑚𝑖𝑗 . 𝑙 𝑏1 𝑏2 ⋯ 𝑏𝑛 𝑎1 𝑚11 𝑚12 ⋯ 𝑚1𝑛 𝑀 = 𝑎2 𝑚21 𝑚22 ⋯ 𝑚2𝑛 ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ 𝑎𝑚 𝑚𝑚 1 𝑚𝑚 2 ⋯ 𝑚𝑚𝑛 dengan 𝑚𝑖𝑗 =
1, 𝑎𝑖 , 𝑏𝑗 𝑅 0, 𝑎𝑖 , 𝑏𝑗 𝑅
Elemen matriks pada posisi (i, j) bernilai 1 jika 𝑎𝑖 dihubungkan dengan 𝑏𝑗 , dan bernilai 0 jika 𝑎𝑖 tidak dihubungkan dengan 𝑏𝑗 . Matriks representasi relasi merupakan contoh matriks zeroone. Relasi R pada contoh 3.1 dapat dinyatakan dengan matriks sebagai berikut. 11100 00011 01100
35[Relasi]
dalam hal ini 𝑎1 = 2, 𝑎2 = 3, 𝑎3 = 4, dan 𝑏1 = 2, 𝑏2 = 4, 𝑏3 = 8, 𝑏4 = 9, 𝑏5 = 15
C.
SIFAT-SIFAT RELASI
Relasi pada sebuah himpunan dapat diklasifikasikan menurut sifatnya.
1.
Relasi Refleksif (reflexive) Definisi 3.2. Diketahui R adalah relasi himpunan A bersifat refleksif (reflexive) jika
untuk semua a A. Definisi di atas menyatakan bahwa di dalam relasi refleksif setiap elemen di dalam A berhubungan dengan dirinya sendiri. Contoh 3.2 Misalkan A = {1, 2, 3, 4}, dan relasi R di bawah ini didefinisikan pada himpunan A, maka: (a) Relasi R = {(1, 1), (1, 3), (2, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 2), (4, 3), (4, 4)} bersifat refleksif karena terdapat elemen relasi yang berbentuk (a, a), yaitu (1, 1), (2, 2), (3, 3), dan (4, 4). (b) Relasi R = {(1, 1), (2, 2), (2, 3), (4, 2), (4, 3), (4, 4)} tidak bersifat refleksif karena (3, 3) R.
2.
Relasi Simetrik (symmetric) Definisi 3.3. Relasi R pada himpunan A disebut simetrik jika (a, b) R, maka (b, a)
R, untuk semua a, b A. Definisi di atas menyatakan bahwa relasi R pada himpunan A tidak simetrik jika (a, b) R sedemikian hingga (b, a) R. Contoh 3.3 Misalkan A = {1, 2, 3, 4}, dan relasi R di bawah ini didefinisikan pada himpunan A, maka: (a) Relasi R = {(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2), (2, 4), (4, 2), (4, 4)} bersifat simetrik karena jika (a, b) R, maka (b, a) R. Di sini (1, 2) dan (2, 1) R, begitu juga (2, 4) dan (4, 2) R. (b) Relasi R = {(1, 1), (2, 3), (2, 4), (4, 2)} tidak simetrik karena (2, 3) R, tetapi (3, 4) R.
3.
Relasi Transitif (transitive) Definisi 3.4. Relasi R pada himpunan A disebut transitif jika (a, b) R, maka (b, c)
R, maka (a, c) R, untuk semua a, b, c A.
36[Relasi]
Contoh 3.4 Misalkan A = {(1, 2, 3, 4)}, dan relasi R di bawah ini di definisikan pada himpunan A maka: (a) R = {(2,1), (3, 1), (3, 2), (4, 1), (4, 2), (4, 3)} besifat transitif. Periksa dengan membuat tabel berikut.
Pasangan berbentuk (a, b) (3, 2) (4, 2) (4, 3) (4, 3)
(b, c) (2, 1) (2, 1) (3, 1) (3, 2)
(a, c) (3, 1) (4, 1) (4, 1) (4, 2)
(b) R = {(1, 1), (2, 3), (2, 4), (4, 2)} bukan trasitif karena (2, 4) dan (4, 2) R, tetapi (2, 2) R, begitu juga (4, 2) dan (2, 3) R tetapi (4, 3) R. (c) Relasi R = {(1,2), (3, 4)} transitif karena tidak ada (a, b) R dan (b, c) R sedemikian hingga (a, c) R. (d) Relasi yang hanya berisi satu elemen seperti R = {(4,5)} selalu transitif (alasannya sama seperti jawaban (c) di atas).
D.
MENGKOMBINASIKAN RELASI
Karena relasi biner merupakan himpunan pasangan terurut, maka operasi himpunan seperti irisan, gabungan, selisih, dan beda setangkup antara dua relasi atau lebih juga berlaku. Hasil operasi tersebut juga berupa relasi. Dengan kata lain, jika R1 dan R2 masingmasing adalah relasi dari himpunan A ke himpunan B, maka operasi R1 R2, R1 R2, R1 – R2, dan R1 R2 juga adalah relasi dari A ke B.
Contoh 3.5 Misalkan A = {a, b, c} dan B = {a, b, c, d}. Relasi R1 = {(a, a), (b, b), (c, c)} dan relasi R2 = {(a, a), (a, b), (a, c), (a, d)} adalah relasi dari A ke B. Kita dapat mengkombinasikan kedua relasi tersebut untuk memperoleh: R1 R2 = {(a, a)} R1 R2 = {(a, a), (b, b), (c, c), (a, b), (a, c), (a, d)} R1 – R2 = {(b, b), (c, c)} R2 – R1 = {(a, b), (a, c), (a, d)} R1 R2 = {(b, b), (c, c), (a, b), (a, c), (a, d)}
KOMPOSISI RELASI
Cara lain mengkombinasikan relasi adalah dengan mengkomposisikan dua buah relasi atau lebih. Definisi dari komposisi dua buah relasi didefinisikan sebagai berikut.
37[Relasi]
E.
Definisi 3.6. Misalkan R adalah relasi dari himpunan A ke himpunan B, dan S adalah relasi dari himpunan B ke himpunan C. Komposisi R dan S, dinotasikan dengan S R adalah relasi dari A ke C yang didefinisikan: 𝑆 𝑜 𝑅 = {(𝑎, 𝑐)|𝑎 ∈ 𝐴, 𝑐 ∈ 𝐶 dan untuk beberapa 𝑏 ∈ 𝐵, (𝑎, 𝑏) ∈ 𝑅 dan (𝑏, 𝑐) ∈ 𝑆} Menurut definisi 3.6 di atas, kita menerapkan relasi R lebih dahulu, baru kemudian relasi S.
Contoh 3.6 Misalkan 𝑅 = { 1,2 , 1,6 , 2,4 , 3,4 , 3,6 , 3,8 } adalah relasi dari himpunan {1, 2, 3} ke himpunan {2, 4, 6, 8} dan 𝑆 = { 2, 𝑢 , 4, 𝑠 , 4, 𝑡 , 6, 𝑡 , 8, 𝑢 } adalah relasi dari himpunan {2, 4, 6, 8} ke himpunan {s, t, u}. Maka komposisi relasi R dan S adalah 𝑆 𝑜 𝑅 = { 1, 𝑢 , 1, 𝑡 , 2, 𝑠 , 2, 𝑡 , 3, 𝑠 , 3, 𝑡 , 3, 𝑢 } Komposisi relasi R dan S di gambarkan pada diagram di bawah ini.
Gambar 3.2 Diagram panah yang memperlihatkan komposisi relasi R dan S
Jika relasi R1 dan R2 masing-masing dinyatakan dengan matriks MR1 dan MR2, maka matriks yang menyatakan komposisi dari kedua relasi tersebut adalah 𝑀𝑅2 𝑜 𝑅1 = 𝑀𝑅1 ∙ 𝑀𝑅2 dalam hal ini operator ““ sama seperti pada perkalian matriks biasa, tetapi dengan mengganti tanda kali dengan “” dan tanda tambah dengan “”.
Contoh 3.7 Misalkan relasi R1 dan R2 pada himpunan A dinyatakan oleh matriks 1 𝑅1 = 1 0
0 1 0 1 0 1 0 dan 𝑅2 = 0 0 1 0 0 1 0 1
maka matriks yang menyatakan R2 R1 adalah 𝑀𝑅2 𝑂 𝑅1 = 𝑀𝑅1 ∙ 𝑀𝑅2
38[Relasi]
=
10 00 (11) 10 10 (01) 00 00 (01)
1 = 0 0
1 1 1 1 0 0
11 00 (10) 11 10 (00) 01 00 (00)
10 01 (11) 10 11 (01) 00 01 (01)
Simbol Rn digunakan untuk mendefinisikan komposisi relasi dengan dirinya sendiri sebanyak n kali, yaitu 𝑅𝑛 = 𝑅 𝑜 𝑅 𝑜 ⋯ 𝑜 𝑅
(sebanyak n kali)
dan [𝑛]
𝑀𝑅 𝑛 = 𝑀𝑅 oleh karena
𝑅 𝑛+1 = 𝑅 𝑛 𝑜 𝑅 maka [𝑛 ]
𝑀𝑅 𝑛 +1 = 𝑀𝑅 ∙ 𝑀𝑅 Contoh 3.8 Misalkan R = {(1, 1),(1, 3),(2, 2),(3, 1),(3, 2)} adalah relasi pada himpunan A = {(1, 2, 3)}. Tentukan R2. Penyelesaian: Karena R2 = R R, maka 𝑅 𝑜 𝑅 = { 1,1 , 1,3 , 1,2 , 2,2 , 3,1 , 3,3 , (3,2) Bila diselesaikan dengan menggunakan matriks, maka relasi R pada matriks dinyatakan 1 0 0
1 [2] sehingga, 𝑀𝑅 2 = 𝑀𝑅 = 𝑀𝑅 ∙ 𝑀𝑅 = 0 1
1 1 1 0 1 1
39[Relasi]
1 0 dengan, 𝑀𝑅 = 0 1 1 1
Soal Latihan
1. Tuliskan pasangan terurut pada relasi R dari A = {0, 1, 2, 3, 4} ke B = {0, 1, 2, 3} yang dalam hal ini pasangan terurut (a, b) R jika dan hanya jika a > b. 2. Tuliskan anggota dari relasi R pada {1, 2, 3, 4} yang didefinisikan oleh (x, y) R jika 𝑥 2 ≥ 𝑦.
3. Nyatakan relasi R = {(1, 2),(2, 1),(3, 3), (1, 1), (2, 2)} pada X = {1, 2, 3} dalam bentuk tabel, grafik dan matriks.
4. Untuk tiap relasi pada {1, 2, 3, 4} berikut, tentukan apakah relasi itu refleksif, simetrik, dan transitif. (a) {(2, 2),(2, 3),(2, 4),(3, 2),(3, 3),(3, 4) (b) {(2, 4),(4, 2)} (c) {(1, 1),(2, 2),(3, 3),(4, 4)} (d) {(1, 3),(1, 4),(2, 3),(2, 4),(3, 1),(3, 4)}
5. Misalkan R adalah relasi {(1, 2),(1, 3),(2, 3),(2, 4),(3, 1)} dan S adalah relasi {(2, 1),(3,1), (3, 2),(4, 2)}. Tentukan S R dan R S.
6. Misalkan R = {(1, 2),(2, 3),(3, 4)} dan S = {(1, 1),(1, 2),(2, 1),(2, 2),(2, 3),(3, 1),(3, 2), (3,4)} adalah relasi dari {1, 2, 3} ke {1, 2, 3, 4}. Tentukan: (a) R S (b) R S (c) R – S (d) S – R
40[Relasi]
(e) R S
Modul 4
ALJABAR BOOLEAN PENDAHULUAN Aljabar Boolean sebagai salah satu cabang matematika pertama kali dikemukakan oleh seorang matematikawan Inggris, George Boole pada tahun 1854. Boole melihat bahwa himpunan dan logika proposisi mempunyai sifat-sifat yang serupa. Dalam buku The Laws of Thought, Boole aturan-aturan dasar logika (yang kemudian dikenal dengan logika Boolean). Aturan dasar logika ini membentuk struktur matematika yang disebut aljabar Boolean. Pada tahun 1938, Claude Shannon memperlihatkan penggunaan aljabar Boolean untuk merancang rangkaian sirkuit yang menerima masukan 0 dan 1 dan menghasilkan keluaran juga 0 dan 1. Setelah mempelajari modul ini Anda diharapkan dapat memahami konsep dari aljabar Boolean, dan penyederhanaan aljabar Boolean. Setelah mempelajari modul ini, secara khusus Anda diharapkan mampu: 1. menjelaskan pengertian aljabar Boolean; 2. mejelaskan arti dari aljabar Boolean dua nilai; 3. menerapkan hukum-hukum aljabar Boolean; 4. menentukan penjumlahan dan perkalian dua fungsi; 5. menyederhanaan fungsi Boolean; dan
41[Aljabar Boolean]
6. menyatakan fungsi Boolean dalam bentuk kanonik.
A.
DEFINISI ALJABAR BOOLEAN
Aljabar Boolean dapat didefinisikan secara abstrak dalam beberapa cara. Cara yang paling umum adalah dengan menspesifikasikan unsur-unsur pembentuknya dan operasioperasi yang menyertainya.
Definisi 4.1. Misalkan B adalah himpunan yang didefinisikan pada dua operasi biner, + dan , dan sebuah operator uner, . Misalkan 0 dan 1 adalah dua elemen yang berbeda dari B. Maka dinotasikan dengan B, +, , , 0, 1 yang memenuhi sifat-sifat sebagai berikut. 1. Identitas (a) a + 0 = a (b) a 1 = a 2. Komutatif (a) a + b = b + a (b) a b = b a 3. Distributif (a) a (b + c) = (a b) + (a c) (b) a + (b c) = (a + b) (a + c) 4. Komplemen; untuk setiap a B terdapat elemen unik a B sehingga: (a) a + a = 1 (b) a a = 0
Elemen 0 dan 1 adalah dua elemen unik yang ada di dalam B. 0 disebut elemen terkecil dan 1 disebut elemen terbesar. Elemen 0 disebut elemen zero, sedangkan elemen 1 disebut elemen unit. Operator + disebut operator penjumlahan, disebut operator perkalian, dan disebut operator komplemen.
B.
ALJABAR BOOLEAN DUA NILAI
42[Aljabar Boolean]
Aljabar Boolean yang terkenal dan memiliki terapan yang luas adalah aljabar Boolean dua-nilai (two-valued Boolean algebra). Aljabar Boolean dua-nilai didefinisikan pada sebuah himpunan B dengan dua buah elemen 0 dan 1 (sering dinamakan bit – singkatan dari binary digit), yaitu B = {0, 1}, operator biner, + dan , operator uner, . Kaidah untuk operator biner dan operator uner ditunjukkan pada Tabel 4.1, 4.2, dan 4.3 di bawah ini.
Tabel 4.1 a 0 0 1 1
b 0 1 0 1
Tabel 4.2 ab 0 0 0 1
a 0 0 1 1
b 0 1 0 1
Tabel 4.3 a+b 0 1 1 1
a 0 1
a 1 0
Kita harus memperlihatkan bahwa keempat aksioma di dalam Definisi 4.1 terpenuhi pada himpunan B = {0, 1} dengan dua operator biner dan satu operator uner yang didefinisikan di atas. 1. Identitas; jelas berlaku karena dari tabel kita lihat bahwa: (a) 0 + 1 = 1 + 0 = 1 (b) 1 0 = 0 1 = 0 yang memenuhi elemen identitas 0 dan 1 seperti yang didefinisikan pada postulat Huntington. 2. Komutatif; jelas berlaku dengan melihat simetri tabel operasi biner. 3. Distributif (a) a (b + c) = (a b) + (a c) dapat ditunjukkan benar dari tabel operator biner di atas dengan membentuk tabel kebenaran untuk semua nilai yang mungkin dari a, b, dan c (Tabel 4.4). Oleh karena nilai-nilai pada kolom a (b + c) sama dengan nilai-nilai pada kolom (a b) + (a c), maka kesamaan a (b + c) = (a b) + (a c) adalah benar. (b) a + (b c) = (a + b) (a + c) dapat ditunjukkan benar dengan membuat tabel kebenaran dengan cara yang sama seperti (a). a b c b+c a (b + c) ab ac (a b) + (a c) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4. Komplemen; jelas berlaku karena Tabel 4.4 memperlihatkan bahwa: (b) a a = 0, karena 0 0 = 0 1 = 0 dan 1 1 = 1 0 = 0
Karena keempat aksioma terpenuhi, maka terbukti bahwa B = {0, 1} dengan operator biner + dan , operator komplemen , merupakan aljabar Boolean.
43[Aljabar Boolean]
(a) a + a = 1, karena 0 + 0 = 0 + 1 = 1 dan 1 + 1 = 1 + 0 = 1
C.
PRINSIP DUALITAS
Didalam aljabar Boolean banyak ditemukan kesamaan (identity) yang dapat diperoleh dari kesamaan lainnya, misalnya pada dua aksioma distributif yang sudah disebutkan di dalam Definisi 4.1. (a) a (b + c) = (a b) + (a c) (b) a + (b c) = (a + b) (a + c) Aksioma yang kedua diperoleh dari aksioma pertama dengan cara mengganti dengan + dan mengganti + dengan . Prinsip ini dikenal dengan prinsip dualitas.
Definisi 4.2. Misalkan S adalah kesamaan (identity) di dalam aljabar Boolean yang melibatkan operator +, , dan komplemen , maka jika pernyataan S* diperoleh dari S dengan cara mengganti: dengan + + dengan 0 dengan 1 1 dengan 0 dan membiarkan operator komplemen tetap apa adanya, maka kesamaan S* juga benar. S* disebut sebagai dual dari S.
Contoh 4.1 Tentukan dual dari: (a) a + 0 = a (b) (a 1)(0 + a) = 0 (c) a (a + b) = ab (d) (a + b)(b + c) = ac + b (e) (a + 1)(a + 0) = a Penyelesaian: (a) a 0 = a
44[Aljabar Boolean]
(b) (a + 0)(1 a) = 1 (c) a + ab) = a + b (d) ab + bc) = (a + c) b (e) (a 0)(a 1) = a
D.
HUKUM-HUKUM ALJABAR BOOLEAN
Ada banyak hukum di dalam aljabar Boolean. Perhatikan juga bahwa terdapat kemiripan antara hukum-hukum aljabar Boolean dengan hukum-hukum aljabar himpunan dan hukum-hukum aljabar proposisi. Tabel 4.5 Hukum-hukum Aljabar Boolean 1. Hukum identitas: (a) a + 0 = a (b) a 1 = a 2. Hukum idempoten: (a) a + a = a (b) a a = a 3. Hukum komplemen: (a) a + a = 1 (b) aa = 0 4. Hukum dominansi: (a) a 0 = 0 (b) a + 1 = 1 5. Hukum involusi: (a) = a
7. Hukum komutatif: (a) a + b = b + a (b) ab = ba 8. Hukum asosiatif: (a) a + (b + c) = (a + b) + c (b) a ( bc) = (ab) c 9. Hukum distributif: (a) a + (bc) = (a + b)(a + c) (b) a (b + c) = ab + ac 10. Hukum De Morgan (a) (a + b) = a b (b) (ab) = a + b 11. Hukum 0/1: (a) 0 = 1 (b) 1 = 0
6. Hukum penyerapan (a) a + ab = a (b) a(a + b) = a Perhatikanlah bahwa hukum yang (b) dari setiap hukum di atas adalah dual dari hukum yang (a).
Contoh 4.2
dualnya:
Hukum asosiatif: dualnya:
Hukum distributif: dualnya:
a+b=b+a ab = ba
a + (b + c) = (a + b) + c a ( bc) = (ab) c
a + (bc) = (a + b)(a + c) a (b + c) = ab + ac
Beberapa hukum aljabar Boolean di atas akan dibuktikan di bawah ini, sedangkan bukti untuk hukum yang lainnya diserahkan kepada Anda untuk latihan.
45[Aljabar Boolean]
Hukum komutatif:
Bukti: (2a)
(2b)
a+a
aa
= (a + a) (1)
(Hukum Identitas)
= (a + a)(a + a )
(Hukum Komplemen)
= a + aa
(Hukum Distributif)
=a+0
(Hukum Komplemen)
=a
(Hukum Identitas)
= aa + 0
(Hukum Identitas)
= a a + a a
(Hukum Komplemen)
= a (a + a )
(Hukum Distributif)
=a1
(Hukum Komplemen)
=a
(Hukum Identitas)
(2b adalah dual dari 2a)
(4a)
(4b)
a+1
a0
= a + (a + a )
(Hukum Komplemen)
= (a + a) + a
(Hukum Asosiatif)
= a + a
(Hukum Idempoten)
=1
(Hukum Komplemen)
= a (aa )
(Hukum Komplemen)
= (aa) a
(Hukum Asosiatif)
= aa
(Hukum Idempoten)
=0
(Hukum Komplemen)
(4b adalah dual dari 4a)
(6a)
46[Aljabar Boolean]
(6b)
a + ab = a 1 + a b
a0
(Hukum Identitas)
= a (1 + b)
(Hukum Distributif)
=a1
(Hukum Dominansi)
=a
(Hukum Identitas)
= (a + 0) (a +b)
(Hukum Identitas)
= a + (0 b)
(Hukum Distributif)
=a+0
(Hukum Dominansi)
=a
(Hukum Identitas)
(6b adalah dual dari 6a)
Contoh 4.3 Buktikan bahwa untuk sembarang elemen a dan b dari aljabar Boolean maka kesamaan berikut adalah benar. 𝑎 + 𝑎′ 𝑏 = 𝑎 + 𝑏 dan 𝑎 𝑎′ + 𝑏 = 𝑎𝑏 Penyelesaian: (i)
(ii)
E.
a + a b = (a + ab) + a b
(Hukum Penyerapan)
= a + (ab + a b)
(Hukum Asosiatif)
= a + (a + a ) b
(Hukum Distributif)
=a+1b
(Hukum Komplemen)
=a+b
(Hukum Identitas)
a (a + b) = aa + ab
(Hukum Distributif)
= 0 + ab
(Hukum Komplemen)
= ab
(Hukum Identitas)
FUNGSI BOOLEAN
Definisi 4.3. Fungsi Boolean (disebut juga fungsi biner) adalah pemetaan dari Bn ke B melalui ekspresi Boolean, yang dituliskan sebagai berikut. 𝑓: 𝐵𝑛 → 𝐵 yang dalam hal ini Bn adalah himpunan yang beranggotakan pasangan terurut ganda-n (ordered n-tuple) di dalam daerah asal B.
Contoh 4.4 Contoh-contoh fungsi Boolean: 1.
𝑓 𝑥 =𝑥
2.
𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥 ′ 𝑦 + 𝑥𝑦 ′ + 𝑦′
3.
𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥′𝑦′
4.
𝑓 𝑥, 𝑦 = (𝑥 + 𝑦)′
5.
𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥𝑦𝑧′
PENJUMLAHAN DAN PERKALIAN DUA FUNGSI
Misalkan f dan g adalah dua buah fungsi Boolean dengan n peubah, maka penjumlahan f + g didefinisikan sebagai berikut. 𝑓 + 𝑔 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛 = 𝑓 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛 + 𝑔 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛
47[Aljabar Boolean]
F.
sedangkan perkalian f g didefinisikan sebagai berikut. 𝑓 ∙ 𝑔 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛 = 𝑓 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛 𝑔 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛 Contoh 4.5 Misalkan 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥𝑦 ′ + 𝑦 dan 𝑔 𝑥, 𝑦 = 𝑥 ′ + 𝑦′ maka 𝑥, 𝑦 = 𝑓 + 𝑔 = 𝑥𝑦 ′ + 𝑦 + 𝑥 ′ + 𝑦′ yang bila disederhanakan lebih lanjut menjadi 𝑥, 𝑦 = 𝑥𝑦 ′ + 𝑥 ′ + 𝑦 + 𝑦 ′ = 𝑥𝑦 ′ + 𝑥 ′ + 1 = 𝑥𝑦 ′ + 𝑥′ dan 𝑖 𝑥, 𝑦 = 𝑓 ∙ 𝑔 = 𝑥𝑦 ′ + 𝑦 (𝑥 ′ + 𝑦 ′ )
G.
KOMPLEMEN FUNGSI BOOLEAN
Bila sebuah fungsi Boolean dikomplemenkan, kita memperoleh fungsi komplemen. Fungsi komplemen berguna pada saat kita melakukan penyederhanaan fungsi Boolean. Fungsi komplemen dari suatu fungsi f, yaitu f dapat dicari dengan dua cara berikut. 1.
Cara pertama: menggunakan hukum De Morgan Hukum De Morgan untuk dua buah peubah, x1 dan x2 adalah (i) 𝑥1 + 𝑥2
′
= 𝑥1 ′𝑥2 ′ dan dualnya: (ii) 𝑥1 ∙ 𝑥2
′
= 𝑥1′ + 𝑥2 ′
Hukum De Morgan untuk tiga peubah, x1, x2, dan x3, adalah (i) 𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3
′
= 𝑥1 + 𝑦 ′ yang dalam hal ini 𝑦 = 𝑥2 + 𝑥3 = 𝑥1′ 𝑦 = 𝑥1′ (𝑥2 + 𝑥3 ) = 𝑥1 ′𝑥2 ′𝑥3 ′
dan dualnya adalah (ii) 𝑥1 ∙ 𝑥2 ∙ 𝑥3
′
= 𝑥1′ + 𝑥2′ + 𝑥3 ′
Hukum De Morgan untuk n peubah, x1, x2, dan xn, adalah (i) 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛 = 𝑥1 ′𝑥2 ′ ⋯ 𝑥𝑛 ′ dan dualnya adalah
48[Aljabar Boolean]
(ii) 𝑥1 ∙ 𝑥2 ∙ ⋯ 𝑥𝑛
′
= 𝑥1′ + 𝑥2′ + ⋯ + 𝑥𝑛 ′
Contoh 4.6 Tentukan fungsi komplemen dari 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥(𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑦𝑧). Penyelesaian: 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑦𝑧
′
= 𝑥 ′ + 𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑦𝑧
′
= 𝑥 ′ + 𝑦 ′ 𝑧 ′ 𝑦𝑧
′
= 𝑥 ′ + 𝑦 + 𝑧 (𝑦 ′ + 𝑧 ′ )
2.
Cara kedua: menggunakan prinsip dualitas Tentukan dual dari ekspresi Boolean yang mempresentasikan f, lalu komplemenkan setiap literal di dalam dual tersebut. Bentuk akhir yang diperoleh menyatakan fungsi komplemen.
Contoh 4.7 Misalkan 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑦𝑧 , maka dual dari ekspresi Booleannya adalah 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 ′ (𝑦 + 𝑧). Tentukan komplemen dari dual di atas. Penyelesaian: Komplemen tiap literal dari dualnya menjadi: 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 ′ 𝑦 + 𝑧 = 𝑓′ Jadi, 𝑓′ 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥′ + 𝑦 + 𝑧 (𝑦′ + 𝑧′)
H.
BENTUK KANONIK
Ekspresi Boolean yang menspesifikasikan suatu fungsi dapat disajikan dalam dua bentuk berbeda. Pertama sebagai penjumlahan dari hasil kali dan kedua sebagai perkalian dari hasil jumlah. Misalnya, 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 ′ 𝑦 ′ 𝑧 + 𝑥𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑥𝑦𝑧 dan 𝑔 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 ′ 𝑥 ′ + 𝑦 + 𝑧 ′ (𝑥 ′ + 𝑦 ′ + 𝑧) adalah dua buah fungsi yang sama (dapat ditunjukkan dari tabel kebenarannya). Fungsi yang pertama, f muncul dalam bentuk penjumlahan dari hasil kali, sedangkan fungsi yang kedua, g muncul dalam bentuk perkalian dari hasil jumlah. Perhatikan juga bahwa setiap suku (term) di dalam ekspresi mengandung literal yang lengkap dalam peubah x, y, dan z, baik peubahnya tanpa komplemen maupun dengan komplemen. Ada dua macam bentuk term,
Suku-suku dalam ekspresi Boolean dengan n peubah x1, x2, , xn dikatakan minterm jika muncul dalam bentuk 𝑥1 𝑥2 ⋯ 𝑥𝑛 dan dikatakan maxterm jika ia muncul dalam bentuk 𝑥1 + 𝑥2 + ⋯ + 𝑥𝑛 . Dalam hal ini 𝑥𝑖 menyatakan literal xi atau xi.
49[Aljabar Boolean]
yaitu minterm (hasil kali) dan maxterm (hasil jumlah).
Ekspresi Boolean yang dinyatakan sebagai penjumlahan dari satu atau lebih minterm atau perkalian dari satu atau lebih maxterm disebut dalam bentuk kanonik. Jadi, ada dua macam bentuk kanonik yaitu: 1.
Penjumlahan dari hasil kali (sum-of-product atau SOP)
2.
Perkalian dari hasil jumlah (product-of-sum atau POS)
Nama lain untuk SOP adalah bentuk normal disjungtif (disjunctive normal form) dan nama lain POS adalah bentuk normal konjungtif (conjunctive normal form). Cara membentuk minterm dan maxterm dari tabel kebenaran ditunjukkan pada tabel 4.6 (dua peubah) dan tabel 4.7 (tiga peubah). Untuk minterm, setiap peubah yang bernilai 0 dinyatakan dalam bentuk komplemen, sedangkan peubah yang bernilai 1 dinyatakan tanpa komplemen. Sebaliknya untuk maxterm, setiap peubah yang bernilai 0 dinyatakan tanpa komplemen, sedangkan yang bernilai 1 dinyatakan dalam bentuk komplemen. Tabel 4.6 x
y
0 0 1 1
0 1 0 1
Minterm Suku Lambang m0 x y m1 x y m2 xy m3 xy
Maxterm Suku Lambang x+y M0 M1 x + y M2 x + y M3 x + y
Tabel 4.7 x
y
z
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
Minterm Suku Lambang m0 x y z m1 x y z m2 x y z m3 x y z m4 x y z m5 x y z m6 x y z m7 xyz
Maxterm Suku Lambang x+y+z M0 M1 x + y + z M2 x + y + z M3 x + y + z M4 x + y + z M5 x + y + z M6 x + y + z M7 x + y + z
Jika diberikan sebuah tabel kebenaran, kita dapat membentuk fungsi Boolean dalam bentuk kanonik (SOP atau POS) dari tabel tersebut dengan cara mengambil minterm atau maxterm
50[Aljabar Boolean]
dari setiap nilai fungsi yang bernilai 1 (untuk SOP) atau 0 (untuk POS).
Contoh 4.8 Nyatakan fungsi Boolean 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 + 𝑦′𝑧 dalam bentuk kanonik SOP dan POS. Penyelesaian: (a) SOP Kita harus melengkapi terlebih dahulu literal untuk setiap suku agar jumlahnya sama.
𝑥 = 𝑥 𝑦 + 𝑦′ = 𝑥𝑦 + 𝑥𝑦 ′ = 𝑥𝑦 𝑧 + 𝑧 ′ + 𝑥𝑦 ′ 𝑧 + 𝑧 ′ = 𝑥𝑦𝑧 + 𝑥𝑦𝑧 ′ + 𝑥𝑦 ′ 𝑧 + 𝑥𝑦′𝑧′ 𝑦′ 𝑧 = 𝑦′ 𝑧 𝑥 + 𝑥′ = 𝑥𝑦 ′ 𝑧 + 𝑥′𝑦′𝑧 Jadi, 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 + 𝑦 ′ 𝑧 = 𝑥𝑦𝑧 + 𝑥𝑦𝑧 ′ + 𝑥𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑥𝑦 ′ 𝑧 + 𝑥 ′ 𝑦 ′ 𝑧 = 𝑥 ′ 𝑦 ′ 𝑧 + 𝑥𝑦 ′ 𝑧 ′ + 𝑥𝑦 ′ 𝑧 + 𝑥𝑦𝑧 ′ + 𝑥𝑦𝑧 atau 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑚1 + 𝑚4 + 𝑚5 + 𝑚6 + 𝑚7 = (1,4,5,6,7) (b) POS 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 + 𝑦′𝑧 = 𝑥 + 𝑦 ′ (𝑥 + 𝑧) Kita harus melengkapi terlebih dahulu literal pada setiap suku agar jumlahnya sama. 𝑥 + 𝑦 ′ = 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧𝑧 ′ = 𝑥 + 𝑦′ + 𝑧 𝑥 + 𝑦′ + 𝑧′ 𝑥 + 𝑧 = 𝑥 + 𝑧 + 𝑦𝑦 ′ = 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 (𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧) Jadi, 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 ′ 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 = 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 (𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 ′ ) (0,2,3)
51[Aljabar Boolean]
atau 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑀0 𝑀2 𝑀3 =
Soal Latihan 1. Buktikan hukum asosiatif 𝑎 + 𝑏 + 𝑐 = 𝑎 + 𝑏 + 𝑐 dan 𝑎 ∙ 𝑏 ∙ 𝑐 = (𝑎 ∙ 𝑏) ∙ 𝑐. 2. Nyatakan fungsi Boolean 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 ′ 𝑥 + 𝑦 ′ + 𝑧 ′
hanya dengan menggunakan
operator + dan komplemen () saja. 3. Tentukan komplemen dari fungsi 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 ′ (𝑦𝑧 ′ + 𝑦 ′ 𝑧) 4. Nyatakan fungsi Boolean 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥𝑦 + 𝑥′𝑧 dalam bentuk kanonik POS. 5. Carilah bentuk kanonik SOP dan POS dari fungsi Boolean 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥′.
52[Aljabar Boolean]
6. Carilah bentuk kanonik SOP dan POS dari 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑦 ′ + 𝑥𝑦 + 𝑥′𝑦𝑧′.
Modul 5
METODE PETA KARNAUGH PENDAHULUAN Metode
peta
karnaugh
(atau
K-map)
merupakan
metode
grafis
untuk
menyederhanakan fungsi boolean. Metode ini ditemukan oleh Maurice Karnaugh pada tahun 1953. Peta Karnaugh adalah sebuah diagram/ peta yang terbentuk dari kotak-kotak (berbentuk bujursangkar) yang bersisian. Tiap kotak merepresentasikan sebuah minterm. Tiap kotak dikatakan bertetangga jika minterm-minterm yang mempresentasikannya berbeda hanya satu buah literal. Peta Karnaugh dapat dibentuk dari fungsi Boolean yang dispesifikasikan dengan ekspresi Boolean maupun fungsi yang direpresentasikan dengan tabel kebenaran. Pada modul 5 ini akan dibahas mengenai peta Karnaugh untuk fungsi 2, 3, dan 4 peubah. Setelah mempelajari modul ini, secara khusus Anda diharapkan mampu: 1. menggambarkan peta Kanaugh untuk dua peubah; 2. menggambarkan peta karnaugh untuk tiga peubah; dan
53[Metode Peta Karnaugh]
3. menggambarkan peta karnaugh untuk empat peubah.
A.
PETA KARNAUGH DENGAN DUA PEUBAH
Misalkan dua peubah di dalam fungsi Boolean adalah x dan y. Baris pada peta Karnaugh untuk peubah x dan kolom untuk peubah y. Baris pertama diidentifikasikan nilai 0 (menyatakan x ), sedangkan baris kedua dengan 1 (menyatakan x). Kolom pertama diidentifikasi nilai 0 (menyatakan y ), sedangkan kolom kedua dengan 1 (menyatakan y). Setiap kotak merepresentasikan minterm dari kombinasi baris dan kolom yang bersesuaian. Di bawah ini diberikan tiga cara yang biasa digunakan untuk menggambarkan peta Karnaugh untuk dua peubah. y
mo
m1
m2
m3
x
0
1
0
x y
x y
1
xy
xy
Penyajian 1
y
y
x
x y
x y
x
xy
xy
Penyajian 2
Penyajian 3
Perhatikan bahwa dua kotak yang bertetangga hanya berbeda satu literal. Misalnya kotak xy dan xy, hanya berbeda pada literal kedua (y dan y), sedangkan literal pertama sama (yaitu x). Jika minterm pada setiap kotak direpresentasikan dengan string biner, maka dua kotak yang bertetangga hanya berbeda 1 bit (contohnya 00 dan 01 pada kedua kotak tersebut hanya berbeda 1 bit, yaitu pada bit kedua).
Peta Karnaugh dapat dianggap sebagai diagram Venn, yang dalam hal ini x diwakili oleh titik-titik pada baris pertama, dan y diwakili titik-titik pada kolom kedua, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini. y
x
y
0
1
0
x y
x y
1
xy
Xy
54[Metode Peta Karnaugh]
x diarsir
x
0
1
0
x y
x y
1
xy
Xy
y diarsir
Contoh 5.1 Gambarkan peta Karnaugh untuk 𝑓 𝑥, 𝑦 = 𝑥𝑦 + 𝑥′𝑦 Penyelesaian: Peubah tanpa komplemen dinyatakan sebagai 1 dan peubah dengan komplemen dinyatakan sebagai 0, sehingga xy dinyatakan sebagai 11 dan xy dinyatakan sebagai 01. Kotak-kotak yang merepresentasikan minterm 11 dan 01 diisi dengan 1, sedangkan kotak-kotak yang tidak terpakai diisi dengan 0.
Hasil pemetaan: y
x
B.
0
1
0
0
1
1
1
1
PETA KARNAUGH DENGAN TIGA PEUBAH
Untuk fungsi Boolean dengan tiga peubah (misalnya x, y, dan z), jumlah kotak di dalam peta Karnaugh meningkat menjadi 23 = 8. Baris pada peta Karnaugh untuk peubah x dan kolom untuk peubah yz. Baris pertama diidentifikasi nilai 0 (menyatakan x ), sedangkan baris kedua dengan 1 (menyatakan x). Kolom pertama diidentifikasi nilai 00 (menyatakan xy ), kolom kedua diidentifikasi nilai 01 (menyatakan xy), kolom ketiga diidentifikasi nilai 11 (menyatakan xy), sedangkan kolom keempat diidentifikasi nilai 10 (menyatakan xy ). Perhatikan bahwa antara satu kolom dengan kolom berikutnya hanya berbeda satu bit. Setiap kotak merepresentasikan mintern dari kombinasi baris dan kolom yang bersesuaian. yz
m0
m1
m3
m2
m4
m5
m7
m6
x
00
01
11
10
0
xyz
xyz
xyz
xyz
1
xyz
xyz
xyz
xyz
Perhatikan urutan dari mi-nya. Urutan disusun sedemikian rupa sehingga setiap dua kotak yang bertetangga hanya berbeda satu bit.
Contoh 5.2 Gambarkan peta Karnaugh untuk 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥 ′ 𝑦𝑧 ′ + 𝑥𝑦𝑧 ′ + 𝑥𝑦𝑧 xyz
dalam bentuk biner: 010
xyz
dalam bentuk biner 110
xyz
dalam bentuk biner 111
Kotak-kotak yang mempresentasikan minterm 010,110, dan 111 diisi dengan 1, sedangan kotak-kotak yang tidak terpakai diisi dengan 0.
55[Metode Peta Karnaugh]
Penyelesaian:
yz
x
C.
00
01
11
10
0
xyz
xyz
xyz
xyz
1
xyz
xyz
xyz
xyz
PETA KARNAUGH DENGAN EMPAT PEUBAH
Misalkan empat peubah di dalam fungsi Boolean adalah w, x, y, dan z. Jumlah kotak di dalam peta Karnaugh meningkat menjadi 24 = 16. Baris pada peta Karnaugh untuk peubah wx dan kolom untuk peubah yz. Baris pertama diidentifikasi nilai 00 (menyatakan w x ), baris kedua dengan 01 (menyatakan w x), baris ketiga dengan 11 (menyatakan (wx) dan baris keempat dengan 10 (menyatakan wx ). Kolom pertama diidentifikasi nilai 00 (menyatakan y z ), kolom kedua diidentifikasi nilai 01 (menyatakan yz ), kolom ketiga diidentifikasi nilai 11 (menyatakan yz), sedangkan kolom keempat diidentifikasi nilai 10 (menyatakan yz ). Pertahatikanlah bahwa antara satu kolom berikutnya hanya berbeda satu bit. Setiap kotak merepresentasikan minterm dari kombinasi baris dan kolom yang bersesuaian. yz
wx
00
01
11
10
00
wxyz
wxyz
wxyz
wxyz
m0
m1
m3
m2
m4
m5
m7
m6
01
wxyz
wxyz
wxyz
wxyz
m12
m13
m15
m14
11
wxyz
wxyz
wxyz
wxyz
m10
10
wxyz
wxyz
wxyz
wxyz
m8
m9
m11
Perhatikan urutan dari mi-nya. Urutan disusun sedemikian rupa sehingga setiap dua kotak yang bertetangga hanya berbeda satu bit.
56[Metode Peta Karnaugh]
Contoh 5.3 Diberikan fungsi Boolean yang direpresentasikan dengan tabel kebenaran (tabel 5.1). Petakan tabel tersebut ke peta Karnaugh.
Tabel 5.1
w 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
x 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
y 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
z 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
f (w, x, y, z) 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0
Penyelesaian: Fungsi Boolean yang merepresentasikan tabel kebenaran adalah f (w, x, y, z) = wxyz + wxyz + wxyz + wxyz. Hasil pemetaan tabel ke peta Karnaugh:
wx
00
01
11
10
00
0
1
0
1
01
0
0
1
1
11
0
0
0
1
10
0
0
0
0
57[Metode Peta Karnaugh]
yz
Soal Latihan
1. Diberikan fungsi Boolean yang direpresentasikan dengan tabel kebenaran (Tabel 5.1). Petakan fungsi tersebut ke peta Karnaugh. Tabel 5.1 x 0 0 1 1
y 0 1 0 1
f(x,y) 0 0 1 1
2. Gambarkan peta Karnaugh untuk 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 = 𝑥𝑧 ′ + 𝑦
3. Diberikan fungsi Boolean dengan tiga peubah yang direpresentasikan dengan tabel kebenaran (Tabel 5.2). Petakan fungsi tersebut ke peta Karnaugh. Tabel 5.2
58[Metode Peta Karnaugh]
x 0 0 0 0 1 1 1 1
Y 0 0 1 1 0 0 1 1
z 0 1 0 1 0 1 0 1
f(x,y,z) 0 1 0 0 1 1 0 1
DAFTAR PUSTAKA Azmoodeh, Manoochehr. 1988. Abstract Data Types and Algorithms. Macmillan Education. Johnsonbaugh, Richard. 1997. Discrete Mathematics. Pentice Hall. Liu, C. L. 1985. Element of Discrete Mathematics. McGraw-Hill. Munir, Rinaldi. 2014. Matematika Diskrit. Bandung: Informatika.
59[Daftar Pustaka]
Wibisono, Samuel. 2008. Matematika Diskrit. Yogyakarta: Graha Ilmu.
