Persamaan Non Linier 1

Transkripsi

1 Persamaan Non Linier 1

2 Persamaan Non Linier Metode Tabel Metode Biseksi Metode Regula Falsi Metode Iterasi Sederhana Metode Newton-Raphson Metode Secant. 2

3 Persamaan Non Linier Penentuan akar-akar persamaan non linier. Akar sebuah persamaan f(x) =0 adalah nilai-nilai x yang menyebabkan nilai f(x) sama dengan nol. Akar persamaan f(x) adalah titik potong antara kurva f(x) dan sumbu X. 3

4 Persamaan Non Linier 4

5 Persamaan Non Linier Penyelesaian persamaan linier mx + c = 0 dimana m dan c adalah konstanta, dapat dihitung dengan : mx + c = 0 c x = - m Penyelesaian persamaan kuadrat ax 2 + bx + c = 0 dapat dihitung dengan menggunakan rumus ABC. x 12 = b ± 2 b 2a 4ac 5

6 Penyelesaian Persamaan Non Linier Metode Tertutup Mencari akar pada range [a,b] tertentu Dalam range [a,b] dipastikan terdapat satu akar Hasil selalu konvergen disebut juga metode konvergen Metode Terbuka Diperlukan tebakan awal x n dipakai untuk menghitung x n+1 Hasil dapat konvergen atau divergen 6

7 Metode Tertutup Metode Tabel Metode Biseksi Metode Regula Falsi 7

8 Metode Terbuka Metode Iterasi Sederhana Metode Newton-Raphson Metode Secant. 8

9 Theorema Suatu range x=[a,b] mempunyai akar bila f(a) dan f(b) berlawanan tanda atau memenuhi f(a).f(b)<0 Theorema di atas dapat dijelaskan dengan grafikgrafik sebagai berikut: Karena f(a).f(b)<0 maka pada range x=[a,b] terdapat akar. Karena f(a).f(b)>0 maka pada range x=[a,b] tidak dapat dikatakan terdapat akar. 9

10 Metode Table Metode Table atau pembagian area. Dimana untuk x di antara a dan b dibagi sebanyak N bagian dan pada masingmasing bagian dihitung nilai f(x) sehingga diperoleh tabel : X x 0 =a f(x 1 ) x 1 x 2 f(x 2 ) x 3 f(x 3 ) x n =b f(x) f(a) f(b) 10

11 Metode Table 11

12 Contoh Selesaikan persamaan : x+e x -1,0 = 0 dengan range -0,9 x = [ 1,0] -0,8 Untuk mendapatkan -0,7 penyelesaian dari -0,6 persamaan di atas range -0,5 0,10653 x = [ 1,0] -0,4 0, ,3 0,44082 dibagi menjadi 10-0,2 0,61873 bagian sehingga -0,1 0,80484 diperoleh : 0,0 1,00000 X f(x) -0, , , , ,

13 Contoh Dari table diperoleh penyelesaian berada di antara 0,6 dan 0,5 dengan nilai f(x) masingmasing -0,0512 dan 0,1065, sehingga dapat diambil keputusan penyelesaiannya di x=-0,6. Bila pada range x = [ 0,6, 0,5] dibagi 10 maka diperoleh f(x) terdekat dengan nol pada x = -0,57 dengan F(x) = 0,

14 Metode Tabel f=inline('x+exp(x)') %----first----- x=linspace(-1,0,10) y=f(x) a=[x' y'] %-----second----- x=linspace(a(4,1),a(5,1),10) y=f(x) a=[x' y'] %-----third x=linspace(a(9,1),a(10,1),10 ) y=f(x) a=[x' y'] %----fourth x=linspace(a(1,1),a(2,1),10) y=f(x) a=[x' y'] %----fifth x=linspace(a(5,1),a(6,1),10) y=f(x) a=[x' y'] 14

15 Kelemahan Metode Table Metode table ini secara umum sulit mendapatkan penyelesaian dengan error yang kecil, karena itu metode ini tidak digunakan dalam penyelesaian persamaan non linier Tetapi metode ini digunakan sebagai taksiran awal mengetahui area penyelesaian yang benar sebelum menggunakan metode yang lebih baik dalam menentukan penyelesaian. 15

16 Metode Biseksi Ide awal metode ini adalah metode table, dimana area dibagi menjadi N bagian. Hanya saja metode biseksi ini membagi range menjadi 2 bagian, dari dua bagian ini dipilih bagian mana yang mengandung dan bagian yang tidak mengandung akar dibuang.hal ini dilakukan berulang-ulang hingga diperoleh akar persamaan. 16

17 17

18 Metode Biseksi Untuk menggunakan metode biseksi, terlebih dahulu ditentukan batas bawah (a) dan batas atas (b).kemudian dihitung nilai tengah : c = a + b 2 Dari nilai x ini perlu dilakukan pengecekan keberadaan akar. Secara matematik, suatu range terdapat akar persamaan bila f(a) dan f(b) berlawanan tanda atau dituliskan : f(a). f(b) < 0 Setelah diketahui dibagian mana terdapat akar, maka batas bawah dan batas atas di perbaharui sesuai dengan range dari bagian yang mempunyai akar. 18

19 Algoritma Biseksi 19

20 Contoh Soal Selesaikan persamaan xe -x +1 = 0, dengan menggunakan range x=[-1,0], maka diperoleh tabel biseksi sebagai berikut : 20

21 f=inline( x.*exp(-x)+1') %----first----- a=-1; b=0; c=(a+b)/2; x=linspace(a,b,10) y=f(x) Iterasi(1,:)=[a b c f(c) f(a)] % f(a)*f(c) < 0 then a=a; b=c; c=(a+b)/2; %-----second Iterasi(2,:)=[a b c f((a+b)/2) f(a)] % f(a)*f(c) > 0 then a=c; b=b; c=(a+b)/2; %-----third Iterasi(3,:)=[a b (a+b)/2 f((a+b)/2) f(a)] % f(a)*f(c) > 0 then a=c; b=b; c=(a+b)/2; %------fourth Iterasi(4,:)=[a b (a+b)/2 f((a+b)/2) f(a)] % f(a)*f(c) < 0 then a=a; b=c; c=(a+b)/2; %-----fifth Iterasi(5,:)=[a b (a+b)/2 f((a+b)/2) f(a)] %and so on. 21

22 Contoh Soal Dimana x = a + 2 Pada iterasi ke 10 diperoleh x = dan f(x) = Untuk menghentikan iterasi, dapat dilakukan dengan menggunakan toleransi error atau iterasi maksimum. Catatan : Dengan menggunakan metode biseksi dengan tolerasi error dibutuhkan 10 iterasi, semakin teliti (kecil toleransi errornya) maka semakin besar jumlah iterasi yang dibutuhkan. b 22

23 Metode Regula Falsi Metode pencarian akar persamaan dengan memanfaatkan kemiringan dan selisih tinggi dari dua titik batas range. Dua titik a dan b pada fungsi f(x) digunakan untuk mengestimasi posisi c dari akar interpolasi linier. Dikenal dengan metode False Position 23

24 Metode Regula Falsi 24

25 25 Metode Regula Falsi c b b f a b a f b f = 0 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) )( ( a f b f a b b f b c = ) ( ) ( ) ( ) ( a f b f a bf b af c =

26 Algoritma Metode Regula Falsi 1. definisikan fungsi f(x). 2. tentukan batas bawah, a, dan batas atas, b. 3. tentukan toleransi error, e, dan iterasi maksium, n. 4. hitung Fa = f(a) dan Fb = f(b) 5. untuk iterasi, I = 1 s/d n, atau error > e c = Fb. a Fb Fa. b Fa a. hitung Fc = f(c) b. hitung error = Fc c. jika Fa.Fc < 0, maka b = c dan Fb = Fc, jika tidak a=c dan Fa=Fc 6. akar persamaan adalah c 26

27 Contoh Soal Selesaikan persamaan xe -x +1=0 pada range x= [-1,0] Akar persamaan diperoleh di c= dengan kesalahan =0, (iterasi ke-8) 27

28 f=inline('x*exp(-x)+1') a=-1; b=0; c= (f(b)*a-f(a)*b)/(f(b)-f(a)); %---first---- Iterasi(1,:)=[a c b f(a) f(c) f(b)] % f(a)*f(c) < 0 then a=a; b=c; c= (f(b)*a-f(a)*b)/(f(b)-f(a)); %----second---- Iterasi(2,:)=[a c b f(a) f(c) f(b)] % f(a)*f(c) < 0 then a=a; b=c; c= (f(b)*a-f(a)*b)/(f(b)-f(a)); %----third----- Iterasi(3,:)=[a c b f(a) f(c) f(b)] 28