MATRIKS Matematika Industri I

Transkripsi

1 MATRIKS TIP FTP UB Mas ud Effendi

2 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

3 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

4 Matriks - Definisi Matriks adalah set bilangan real atau bilangan kompleks (disebut elemen-elemen) yang disusun dalam baris dan kolom sehingga membentuk jajaran persegi panjang (rectangular array). Sebuah matriks yang memiliki m baris dan n kolom disebut matriks m n matrix. Sebagai contoh: Adalah sebuah matriks

5 Matriks - Definisi Matriks baris Suatu matriks yang hanya terdiri atas 1 baris saja. Sebagai contoh: Matriks kolom Suatu matriks yang hanya terdiri atas 1 kolom saja. Sebagai contoh: 6 3 8

6 Matriks - Definisi Notasi akhiran ganda Setiap elemen dalam suatu matriks memiliki alamat atau tempat tertentunya sendiri yang adapat didefinisikan dengan suatu sistem akhiran ganda, yang pertama menyatakan baris dan yang kedua menyatakan kolom. Sebagai contoh, elemen matriks 3 4 dapat ditulis sebagai: a a a a a a a a a a a a

7 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

8 Notasi Matriks Jika tidak menimbulkan keraguan, keseluruhan matriks dapat dinyatakan dengan suatu elemen umum tunggal yang ditulis dalam tanda kurung, atau dengan sebuah huruf tunggal yang dicetaktebal. a a a a a a a a can be denoted by a a a a a ij or by A

9 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

10 Matriks yang Sama Dua matriks dikatakan sama jika elemen yang berkorespons semuanya sama A B that is a b if a b ij ij ij ij

11 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

12 Penambahan dan Pengurangan Matriks Agar dapat ditambahkan atau dikurangkan, dua matriks haruslah berorde sama Jumlah atau selisihnya ditentukan dengan cara menambahakan atau mengurangkan elemenelemen yang berkorespons

13 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

14 Perkalian Matriks Perkalian skalar Untuk mengalikan suatu matriks dengan bilangan tunggal (yakni suatu skalar), masingmasing elemen matriks harus dikalikan dengan faktor tersebut. Contoh: k a ka ij ij

15 Perkalian Matriks Perkalian dua buah matriks Dua matriks dapat dikalikan satu sama lain apabila jumlah kolom dalam matriks pertama sama dengan jumlah baris pada matriks kedua Setiap elemen dalam baris ke-i A dikalikan dengan elemen yang berkorespons dalam kolom ke-i b dan hasilkalinya ditambahkan If A b 11 a11 a12 a13 and b 21 a21 a22 a B 23 b 23 b11 a11 a12 a13 a11 b11 a 12b 21a 13b 31 then A.B b 21 a21 a22 a. 23 a21 b11 a22 b21 a23 b 31 b 23 If A a is an nm matrix and B b m ij ij k1 C= A.B c aikb ij is an mq matrix then kj c ij is an nq matrix where

16 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

17 Transpos Suatu Matriks Jika sebuah matriks disalingtukarkan antara baris dan kolomnya, maka matriks baru yang terbentuk disebut transpos dari matriks aslinya. Sebagi contoh: A 7 9 then A T

18 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

19 Matriks Khusus Matriks bujursangkar Matriks dengan orde m x m Matriks bujursangkar dikatakan simetrik jika a ij =a ji A=A T Matriks bujursangkat dikatakan simetrik-miring jika a ij = -a ji A=-A T

20 Matriks Khusus Matriks diagonal Matriks bujursangkar yang semua elemennya nol kecuali elemen yang berada pada diagonal utamanya

21 Matriks Khusus Matriks satuan/identitas Matriks diagonal yang elemen-elemen pada diagonal utamanya semuanya satu Hasil kali antara A dengan I akan menghasilkan A A.I=A=I.A I

22 Matriks Khusus Matriks nol Matriks yang semua elemennya adalah nol dan dinyatakan dengan 0 Maka A.0= Jika A.B=0, kita tidak dapat mengatakan A=0 atau B=0

23 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

24 Determinan Suatu Matriks Bujursangkar Determinan yang memiliki elemen yang sama dengan elemen matriksnya Determinan matriks bujursangkar memiliki nilai yang sama seperti nilai determinan matriks transposnya Matriks yang determinannya nol disebut matriks singular

25 Kofaktor Determinan Suatu Matriks Bujursangkar Jika A=(a ij ) adalah suatu matriks bujursangkar, setiap elemen menghasilkan kofaktor, minor dari elemen dalam determinan beserta tanda tempatnya 5 A 0 8 kofaktor det A A (42 12) 30 2 (0 24) 24

26 Determinan Suatu Matriks Bujursangkar Adjoin suatu matriks bujursangkar Misal matriks bujursangkar C dibentuk dari matriks bujursangkar A dimana elemenelemen C secara respektif merupakan kofaktor dari elemen A, maka: A a and A is the cofactor of a then C Aij ij ij ij Transpos dari C disebut adjoin A, dinotasikan adj A.

27 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

28 Invers Suatu Matriks Bujursangkar Jika setiap elemen adjoin matriks bujursangkar A dibagi dengan determinan A, yaitu A, maka matriks yang dihasilkan disebut invers A dan dinyatakan dengan A -1. A 1 1 det A adja Note: jika det A=0 maka invers tidak ada

29 Invers Suatu Matriks Bujursangkar Hasil kali suatu matriks bujursangkar dengan inversnya, dengan urutan manapun faktor-faktornya ditulis, ialah matriks satuan dengan orde matriks yang sama: -1-1 A.A = A.A = I

30 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

31 Penyelesaian Set Persamaan Linier Set n persamaan linier simultan dengan n bilangan tidak diketahui a x a x a x a x b n n 1 a x a x a x a x b n n 2 a x a x a x a x b n1 1 n2 2 n3 3 nn n 1 Dapat ditulis dalam bentuk matriks: a a a a x a a a a x a a a a x n n 2 b2 n1 n2 n3 nn n b n b that is A.x = b

32 Penyelesaian Set Persamaan Karena: Linier A.x = b then A 1.Ax = A 1.b that is Solusi: I.x = A 1.b and I.x = x x = A 1.b

33 Penyelesaian Set Persamaan Linier Metode eliminasi Gauss untuk penyelesaian set persamaan linier Diberikan: a a a a x a a a a x a a a a x n n 2 b2 n1 n2 n3 nn n b n Buat matriks augmen B, dimana: a a a a b a a a a b B a a a a b n n 2 n1 n2 n3 nn n b

34 Penyelesaian Set Persamaan Linier Eliminasi elemen-elemen selain a11 dari kolom pertama dengan mengurangkan a21/a11 kali baris pertama dari baris kedua dan a31/a11 kali baris pertama dari baris ketiga, dst Matriks baru yang terbentuk: a a a a b 0 c c c d 0 c c c d n n 2 n2 n3 nn n

35 Penyelesaian Set Persamaan Linier Proses ini kemudian diulangi untuk mengeliminasi c i2 dari baris yang ketiga dan yang berikutnya sampai diperoleh matriks dalam bentuk berikut: a a a a b 0 p p p q 0 0 pn1, n1 pn1, n pnn q 11 1, n2 1, n1 1n 1 n3, n2 n2, n1 n2, n 2 n

36 Penyelesaian Set Persamaan Linier Matriks segitiga yang telah terbentuk dari matriks augmen, kita pisahkan kolom kanan kembali ke posisi semula a11 a1, n2 a1, n1 a1n x1 b1 0 pn 3, n 2 pn 2, n 1 p n 2, n x 2 q pn1, n1 pn1, n p nn x n q n Hasil ini memberikan solusi : p x q so x nn n n n q p n nn

37 Pokok Bahasan Matriks definisi Notasi matriks Matriks yang sama Panambahan dan pengurangan matriks Perkalian matriks Transpos suatu matriks Matriks khusus Determinan suatu matriks bujursangkar Invers suatu matriks bujursangkar Penyelesaian set persamaan linier Nilai-eigen dan vektor-eigen

38 Nilai-eigen dan Vektor-eigen Persamaan dalam bentuk: A.x x Dimana A adalah matriks bujursangkar dan adalah bilangan (skalar) yang punya solusi non-trivial, yakni (x 0), untuk x disebut vektor-eigen atau vektor karakterisik A. Nilai disebut nilai-eigen, nilai karakteristik atau akar laten dari matriks A.

39 Nilai-eigen dan Vektor-eigen Dinyatakan sebagai set persamaan yang terpisah: a11 a12 a13 a1n x1 x1 a21 a22 a23 a 2n x 2 x 2 a a a a x x n1 n2 n3 nn n n yakni a x a x a x a x x n n 1 a x a x a x a x x n n 2 a x a x a x a x x n1 1 n2 2 n3 3 nn n 1

40 Nilai-eigen dan Vektor-eigen Persamaan ini dapat disederhanakan menjadi: sehingga: a11 a12 a13 a1n x1 0 a 21 a22 a23 a 2n x 2 0 a a a a x 0 n1 n2 n3 nn n Yang berarti, solusi non-trivial: A I.x 0 A I 0

41 Nilai-eigen dan Vektor-eigen Nilai-eigen Untuk mencari nilai-eigen dari: A Selesaikan persamaan karakteristik: sehingga: Nilai-eigen ( 1)( 5) 0 1; 5 1 2

42 Nilai-eigen dan Vektor-eigen Vektor-eigen Untuk mencari vektor-eigen dari Selesaikan persamaan A.x x Untuk nilai-eigen = 1 dan = A 3 2 For =1 4 1 x1 x1 k 1 and so 3 giving eigenvector x x x 2 x 2 3k For =5 4 1 x1 x1 k 5 and so x x giving eigenvector x 2 x 2 k

43 Hasil Pembelajaran Mendifinisikan suatu matriks Memahami apa yang dimaksud dengan kesamaan dua matriks Menambahakan dan mengurangkan dua matriks Mengalikan suatu matriks dengan suatu skalar dan mengalikan dua matriks Memperoleh transpos suatu matriks Mengenali jenis-jenis matriks khusus Memperoleh determinan, kofaktor, dan adjoin matriks bujursangkar Memperoleh invers matriks non-singular Menggunakan matriks untuk menyelesaikan set persamaan linier dengan matriks invers Menggunakan metode eliminasi Gauss unntuk menyelesaikan set persamaan linier Menentukan nilai-eigen dan vektor-eigen