MODIFIKASI BARIS DARI MATRIKS SPARSE FAKTORISASI CHOLESKY

Transkripsi

1 MODIFIKASI BARIS DARI MATRIKS SPARSE FAKTORISASI CHOLESKY TESIS Oleh RAHAWARNI SRI RIZKI /MT FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 MODIFIKASI BARIS DARI MATRIKS SPARSE FAKTORISASI CHOLESKY TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Matematika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Oleh RAHAWARNI SRI RIZKI /MT FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

3 Judul Tesis : MODIFIKASI BARIS DARI MATRIKS SPARSE FAKTORISASI CHOLESKY Nama Mahasiswa : Rahawarni Sri Rizki Nomor Pokok : Program Studi : Magister Matematika Menyetujui, Komisi Pembimbing (Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc ) Ketua (Prof. Dr. Opim Salim S, M.Sc) Anggota Ketua Program Studi, Dekan, (Prof. Dr. Herman Mawengkang) (Dr. Sutarman, M.Sc) Tanggal lulus: 5 Juni 2013

4 Telah diuji pada Tanggal 5 Juni 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc Anggota : 1. Prof. Dr. Opim Salim S, M.Sc 2. Dr. Sutarman, M.Sc 3. Prof. Dr. Tulus, M.Si

5 PERNYATAAN MODIFIKASI BARIS DARI MATRIKS SPARSE FAKTORISASI CHOLESKY TESIS Saya mengakui bahwa tesis ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing dituliskan sumbernya Medan, Juni 2013 Penulis, Rahawarni Sri Rizki i

6 ABSTRAK Mengingat matriks jarang, matriks simetris definit positif C dan faktorisasi Cholesky jarang LDL T sangat erat hubungannya, maka penyelesaian masalah faktorisasi Cholesky dapat dikembangkan dengan suatu teknik updating setelah memodifikasi baris dan kolom pada matriks simetris C. Dalam tesis ini, Peneliti menganalisis teknik modifikasi faktorisasi Cholesky pada C berhubungan dengan rank-2 yang dapat dikomputasi secara efisien menggunakan teknik rank-1 yang berkembang sebelumnya. Menghitung bagaimana solusi dari suatu persaman linier Lx = b setelah merubah baris dan kolom pada C atau setelah merubah rank-r pada C. Kata kunci: Aljabar linear numerik, Metode langsung, Faktorisasi Cholesky, Matriks jarang, Update matriks. ii

7 ABSTRACT Given the sparse matrix, symmetric positive definite matrix C and sparse Cholesky factorization LDL T are closely related, then the Cholesky factorization problem solving can be developed with a technique of updating after modifying rows and columns on a symmetric matrix C. In this thesis, researchers analyzed the Cholesky factorization technique modification on C associated with rank 2 which can be efficiently computed using rank 1 technique developed previously. Calculate how a solution of a linear equation Lx =b after changing rows and columns on C or after a rank r change in C. Keyword: Numerical linear algebra, Direct method, Cholesky factorization sparse matrix, Update the matrix. iii

8 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT yang selalu memberikan rahmat dan hidayat yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul: MODI- FIKASI BARIS DARI MATRIKS SPARSE FAKTORISASI CHOLES- KY. Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc(CTM), Sp.A(K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara sekaligus penguji I, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti Program Magister Matematika di FMIPA Universitas Sumatera Utara. Bapak Prof. Dr. Herman Mawengkang, Ketua Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara. Bapak Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara, yang juga sebagai pembimbing utama, dan banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak Prof. Dr. Opim Salim S, M.Sc, Pembimbing-II yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak Prof. Dr. Tulus, M.Si, yang juga sebagai penguji II yang telah memberikan saran dan kritik dalam penyempurnaan tesis ini. Bapak / Ibu Dosen Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmunya selama masa perkuliahan. Ibu Misiani, S.Si, staf administrasi Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara yang banyak membantu proses administrasi. iv

9 Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada : Ibunda dan ayahanda tercinta, Mary Untung Pohan, BA dan Alm. Anwar Siregar,BA serta keluarga tercinta, suami : Ali Ahmad Ependi Nasution, Adik : Mira Kurniati Siregar, Yudith Indra Malaon Siregar serta Wiyana Levi Santi Siregar yang telah memberikan kasih sayang dan dukungan baik moril maupun materiil selama penulis dalam pendidikan dan penyelesaian tesis ini. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara khususnya angkatan reguler tahun 2011 Ganjil, dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu pada tesis ini. Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dan bantuan yang telah diberikan. Medan, Juni 2013 Penulis, Rahawarni Sri Rizki v

10 RIWAYAT HIDUP Rahawarni Sri Rizki, dilahirkan di Sipirok, Tapanuli Selatan pada tanggal 16 Maret 1968, merupakan anak tungga dari Mary Untung Pohan, BA dan Alm. Anwar Siregar,BA. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar (SD) di SD Negeri 2 Padang Sidempuan pada tahun 1981, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMPN 1 Padang Sidempuan pada tahun 1984, dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA Negeri 2 Padang Sidempuan pada tahun Pada tahun 1988 penulis melanjutkan pendidikan Strata-1 pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam jurusan Pendidikan Kimia di IKIP Medan dan melanjut pada tingkatan Strata-1 pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan jurusan Pendidikan Matematika Universitas Muslim Nusantara, dan memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada tahun Pada September 2011 penulis melanjutkan studi pada Program Studi Magister Matematika di FMIPA Universitas Sumatera Utara. Saat ini penulis, bertugas sebagai tenaga pengajar pada Sekolah SMPN 1 Percut Sei Tuan yang dimulai pada tahun vi

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR RIWAYAT HIDUP DAFTAR ISI i ii iii iv vi vii BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metode Penelitian 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4 BAB 3 LANDASAN TEORI Matriks Jarang (Sparse) Rank Matriks Faktorisasi Cholesky Faktorisasi Cholesky Sparse Modifikasi Faktorisasi Cholesky 8 vii

12 3.6 Metode C1 9 BAB 4 MODIFIKASI BARIS DAN KOLOM MATRIKS SPARSE FAK- TORISASI CHOLESKY Penambahan Baris dan Kolom pada Matriks C Penambahan Baris Sparse (Matriks Jarang) Menghapus Baris Menghapus Baris Sparse Memodifikasi Sembarang Baris Membuat Pertukaran Sparse ke Baris Sparse Lain Memodifikasi Baris Rank-2 Outer-Product Memodifikasi Sistem Segitiga Bawah 22 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 26 DAFTAR PUSTAKA 27 viii