PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER HOMOGEN ORDE 2 Oleh: Ir. Sigit Kusmaryanto, M.Eng

dokumen-dokumen yang mirip
BAB IV PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER

BAB III PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER

PDB ORDE SATU PADA KURVA TRAYEKTORI ORTOGONAL Oleh: 1 Ir. Sigit Kusmaryanto, M.Eng

Penyelesaian Model Sistem Gerak Bebas Teredam

PENYELESAIAN MODEL RANGKAIAN LISTRIK RL DAN RC SERI Oleh: 1 Ir. SIGIT KUSMARYANTO, M.Eng.

PENYELESAIAN MODEL RANGKAIAN LISTRIK ORDE-2 Oleh: Ir. Sigit Kusmaryanto, M.Eng

FAKTOR INTEGRASI PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER ORDE-1 UNTUK MENYELESAIKAN RANGKAIAN RC SIGIT KUSMARYANTO

R +1 R= UR V+1 R= ( ) R +1 R= ( )

Persamaan Diferensial

BAB V PERSAMAAN LINEAR TINGKAT TINGGI (HIGHER ORDER LINEAR EQUATIONS) Persamaan linear tingkat tinggi menarik untuk dibahas dengan 2 alasan :

Persamaan Diferensial

Metode Koefisien Tak Tentu untuk Penyelesaian PD Linier Homogen Tak Homogen orde-2 Matematika Teknik I_SIGIT KUSMARYANTO

BAB VI PENYELESAIAN DERET UNTUK PERSAMAAN DIFERENSIAL

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

Pertemuan 1 dan 2 KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

TINJAUAN MATA KULIAH... Kegiatan Belajar 2: PD Variabel Terpisah dan PD Homogen Latihan Rangkuman Tes Formatif

PRAKTIKUM 3 PAM 253 PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA

PERSAMAAN KUADRAT. Persamaan. Sistem Persamaan Linear

BAB VII MATRIKS DAN SISTEM LINEAR TINGKAT SATU

I. Sistem Persamaan Diferensial Linier Orde 1 (Review)

BAB III PD LINIER HOMOGEN

Persamaan diferensial adalah suatu persamaan yang memuat satu atau lebih turunan fungsi yang tidak diketahui.

Solusi Problem Dirichlet pada Daerah Persegi dengan Metode Pemisahan Variabel

PD Orde 2 Lecture 3. Rudy Dikairono

BAB I KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER NON HOMOGEN

Persamaan Di erensial Orde-2

Analisa Matematik untuk Menentukan Kondisi Kestabilan Keseimbangan Pasar Berganda dengan Dua Produk Melalui Sistem Persamaan Diferensial Biasa Linear

Persamaan Diferensial

MATERI 2 MATEMATIKA TEKNIK 1 PERSAMAAN DIFERENSIAL ORDE DUA

PERSAMAAN DIFFERENSIAL LINIER

BAB PDB Linier Order Satu

BAB IV PERSAMAAN TAKHOMOGEN

BAB I DASAR-DASAR PEMODELAN MATEMATIKA DENGAN PERSAMAAN DIFERENSIAL

BAB II PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA

II LANDASAN TEORI. Contoh. Ditinjau dari sistem yang didefinisikan oleh:

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFFERENSIAL ORDE 2 - II

PERSAMAAN DIFERENSIAL ORDE SATU

BAB II KAJIAN TEORI. pada penulisan bab III. Materi yang diuraikan berisi tentang definisi, teorema, dan

PERSAMAAN DIFERENSIAL I PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA

BAB 2 PERSAMAAN DIFFERENSIAL BIASA

Relasi Rekursi. Matematika Informatika 4. Onggo

FUNGSI BESSEL. 1. PERSAMAAN DIFERENSIAL BESSEL Fungsi Bessel dibangun sebagai penyelesaian persamaan diferensial.

BAB V APLIKASI PD TINGKAT DUA

Persamaan Diferensial

MATERI 2 MATEMATIKA TEKNIK 1 PERSAMAAN DIFERENSIAL ORDE SATU

Fungsi Peubah Banyak. Modul 1 PENDAHULUAN

Sistem Persamaan Linier dan Matriks

PENGANTAR Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UB

FORMULA PENGGANTI METODE KOEFISIEN TAK TENTU ABSTRACT

Pertemuan Kesatu. Matematika III. Oleh Mohammad Edy Nurtamam, S.Pd., M.Si. Page 1.

matematika PEMINATAN Kelas X PERSAMAAN DAN PERTIDAKSAMAAN EKSPONEN K13 A. PERSAMAAN EKSPONEN BERBASIS KONSTANTA

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II KAJIAN TEORI. syarat batas, deret fourier, metode separasi variabel, deret taylor dan metode beda

Sebuah garis dalam bidang xy bisa disajikan secara aljabar dengan sebuah persamaan berbentuk :

Persamaan dan pertidaksamaan kuadrat BAB II

Edy Sarwo Agus Wibowo, Yuni Yulida, Thresye

MATEMATIKA SMK TEKNIK LIMIT FUNGSI : Limit Fungsi Limit Fungsi Aljabar Limit Fungsi Trigonometri

BAB IV PERTIDAKSAMAAN. 1. Pertidaksamaan Kuadrat 2. Pertidaksamaan Bentuk Pecahan 3. Pertidaksamaan Bentuk Akar 4. Pertidaksamaan Nilai Mutlak

Persamaan Diferensial Biasa

K13 Revisi Antiremed Kelas 10 Matematika

SATUAN ACARA PERKULIAHAN MATA KULIAH KALKULUS LANJUT A (S1 / TEKNIK INFORMATIKA ) KODE / SKS KD

MODUL PERKULIAHAN. Matematika Dasar. Sistem Bilangan (2) Fakultas Program Studi Tatap Muka Kode MK Disusun Oleh

Pertemuan 13 persamaan linier NON HOMOGEN

Fakultas Teknik UNY Jurusan Pendidikan Teknik Otomotif INTEGRASI FUNGSI. 0 a b X A. b A = f (X) dx a. Penyusun : Martubi, M.Pd., M.T.

KED INTEGRAL JUMLAH PERTEMUAN : 2 PERTEMUAN TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS: Materi : 7.1 Anti Turunan. 7.2 Sifat-sifat Integral Tak Tentu KALKULUS I

BAB I PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE SATU

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN LAPLACE UNTUK SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER KOEFISIEN FUNGSI

METODE TRANSFORMASI ELZAKI DALAM MENYELESAIKAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA LINEAR ORDE DUA DENGAN KOEFISIEN VARIABEL ABSTRACT

TINJAUAN PUSTAKA. Jika y = f(x) dengan f(x) adalah suatu fungsi yang terdiferensialkan terhadap

Nurdinintya Athari PERSAMAAN DIFFERENSIAL ORDE 2

PENERAPAN METODE ADAMS-BASHFORTH-MOULTON ORDE EMPAT UNTUK MENENTUKAN SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER HOMOGEN ORDE TIGA KOEFISIEN KONSTAN

APLIKASI MATRIKS KOMPANION PADA PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER NON HOMOGEN TUGAS AKHIR

MATEMATIKA TEKNIK 2 S1-TEKNIK ELEKTRO. Mohamad Sidiq

PENCARIAN AKAR-AKAR PERSAMAAN NONLINIER SATU VARIABEL DENGAN METODE ITERASI BARU HASIL DARI EKSPANSI TAYLOR

TINJAUAN PUSTAKA. diketahui) dengan dua atau lebih peubah bebas dinamakan persamaan. Persamaan diferensial parsial memegang peranan penting di dalam

Antiremed Kelas 10 Matematika

Mata Kuliah :: Matematika Rekayasa Lanjut Kode MK : TKS 8105 Pengampu : Achfas Zacoeb

BAB II LANDASAN TEORI

BAB 2 LANDASAN TEORI

PERSAMAAN DIFFERENSIAL ORDE I. Nurdinintya Athari

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dalam bentuk SPL masalah ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

FOURIER Oktober 2013, Vol. 2, No. 2, PENYELESAIAN MASALAH NILAI BATAS PERSAMAAN DIFERENSIAL MATHIEU HILL

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL TUNDA LINIER ORDE 1 DENGAN METODE KARAKTERISTIK

Persamaan Diferensial

Bab 7 Persamaan Differensial Non-homogen

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN NILAI BATAS PADA PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL NONLINEAR ABSTRACT

Persamaan dan Pertidaksamaan Linear

disebut Persamaan Diferensial Parsial (PDP).

III PEMBAHASAN. 3.1 Analisis Metode. dan (2.52) masing-masing merupakan penyelesaian dari persamaan

II. TINJAUAN PUSTAKA. variabel x, sehingga nilai y bergantung pada nilai x. Adanya relasi kebergantungan

BAB 1. KONSEP DASAR. d y ; 3x = d3 y ; y = 3 d y ; x = @u @z 5 6. d y = 7 y x Dalam bahan ajar ini pemba

LEMBAR AKTIVITAS SISWA PERSAMAAN DAN PERTIDAKSAMAAN NILAI MUTLAK

MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH NILAI AWAL SINGULAR PADA PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE DUA ABSTRACT

METODE BENTUK NORMAL PADA PENYELESAIAN PERSAMAAN DUFFING

PENYELESAIAN NUMERIK PERSAMAAN DIFERENSIAL LINEAR HOMOGEN DENGAN KOEFISIEN KONSTAN MENGGUNAKAN METODE ADAMS BASHFORTH MOULTON

PEMBINAAN TAHAP I CALON SISWA INVITATIONAL WORLD YOUTH MATHEMATICS INTERCITY COMPETITION (IWYMIC) 2010 MODUL ALJABAR

Transkripsi:

PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER HOMOGEN ORDE 2 Oleh: Ir. Sigit Kusmaryanto, M.Eng http://sigitkus@ub.ac.id Pengantar: Persamaan Diferensial Linier Homogen Orde 2 menjadi dasar penyelesaian persamaan diferensial orde n. Modul ini membahas dasar dasar penyelesaian Persamaan Diferensial Homogen Linier Orde 2 yang dilanjutkan pada PD Linier Homogen orde-n. Isi modul ini : Ketakbebasan Linier Himpunan Fungsi, Determinan Wronski, Prinsip Superposisi, PD Linier Homogen Koefisien Konstanta, Persamaan Diferensial Linier Homogen Orde -2, Persamaan Cauchi-Euler, PD Linier Homogen Orde n. Tujuan Instruksional Umum: Setelah mengikuti modul ini mahasiswa diharapkan mampu memahami Persamaan Diferensial Linier Orde -2 3.1 Persamaan Diferensial Linier Homogen Tujuan Instruksional Khusus: o Mahasiswa dapat memahami konsep ketakbebasan linier dan prinsip superposisi o Mahasiswa dapat menghitung determinan Wronski o Mahasiswa dapat menentukan akar Persamaan Karakteristik o Mahasiswa dapat menyelesaiakan Persamaan Cauchy-Euler o Mahasiswa dapat menyelesaiakan PD Homogen Orde-n Bentuk umum PD Linier orde-n adalah () () + () ( ) + + () + () = () PD yang tidak dapat dinyatakan dalam bentuk di atas dikatakan tidak linier. +3 2 = adalah PD Linier orde 2 + = adalah PD Tak-Linier orde 2 Selanjutnya pembahasan penyelesaian PD Linier orde-n dalam modul ini dimulai pada PD Linier Orde- 2, yang kemudian dibuat kasus umum untuk penyelesaian PD orde-n. Untuk menyelesaikan PD Linier berbentuk Φ(D)y = F(x) dengan F(x) 0, kita misalkan Y c (x) adalah solusi umum PD homogen dari Φ(D)y=0, maka penyelesaian umum PD Linier adalah dengan menjumlahkan penyelesaian umum PD homogen dan penyelesaian khusus, yaitu: y = Y c (x) + Y p (x) Solusi umum PD homogen: (D 2-3D+2)y=0 adalah y=c 1 e x +c 2 e 2x dan solusi khusus PD : (D 2-3D+2)y=4x 2 adalah 2x 2 +6x+7, maka solusi umum PD lengkap/tak homogen dari (D 2-3D+2)y=4x 2 adalah y= c 1 e x +c 2 e 2x +2x 2 +6x+7

3.1.1 Ketakbebasan Linier Himpunan n fungsi y 1 (x), y 2 (x),, y n (x) dikatakan takbebas linier pada suatu selang jika ada n konstanta c 1, c 2,, c n yang tidak semua nol, sehingga berlaku: c 1 y 1 (x)+ c 2 y 2 (x)+ + c n y n (x) = 0 jika tidak maka himpunan fungsi tersebut dikatakan bebas linier. Contoh 1: 2e 3x, 5e 3x,e -4x takbebas linier pada suatu selang karena dapat ditentukan konstanta c 1, c 2, c 3 yang tidak semua nol sehingga: c 1 (2e 3x )+ c 2 (5e 3x )+c 3 (e -4x ) = 0 dengan c 1 =-5, c 2 =2, c 3 =0 Contoh 2: e x dan xe x adalah bebas linier karena c 1 (e x )+ c 2 (xe x )=0 hanya jika c 1 =0, c 2 =0 Latihan soal: 1. Tunjukkan bahwa himpunan fungsi berikut bebas linier! (), ( ), (), (!), (), ("), 2. Tunjukkan bahwa himpunan fungsi berikut tak-bebas linier! () 2, ( ),4 3.1.2 Determinan Wronski Himpunan fungsi y 1 (x), y 2 (x),, y n (x) (yang mempunyai turunan) adalah bebas linier pada suatu selang jika determinan: () () () $(,,, ) = % & () & () () () Determinan tersebut dinamakan determinan Wronski. & () % 0 () Contoh 1: Tentukan determinan Wronski (Wronskian) untuk fungsi-fungsi berikut: () ) 3, 3* ( ) ),, + * 3 3 () $() =, 3 3 3 3, = 3 3 3 3 = 3 + ( ) $() = -1 2 3 -=12 +0+2 + 0 6 + 6 + = 2 + 0 2 6 Contoh 2: Tunjukkan himpunan fungsi )1,1+,1 3* adalah takbebas linier untuk semua nilai x! (a) kita dapat menunjukkan dengan memilih konstanta c1, c2, c3 yang tidak semuanya nol sehingga c1(1-x)+c2(1+x)+c3(1-3x)=0, jika ditentukan c1=1, c2=-1, c3=0 maka 1-x-1-x+0=0, sehingga himpunan fungsi )1,1+,1 3* adalah takbebas linier.

(b) kita juga dapat menghitung determinan Wronski-nya, yaitu: 1 1+ 1 3 $() = - 1 1 3 -=0 0 0 0 terbukti bahwa Wronskian =0 berarti himpunan fungsi )1,1+,1 3* tak bebas linir untuk semua x Soal Latihan: 1. Buktikan himpunan fungsi berikut bebas linier! (), ( ),, () (2), (2) 2. Misalkan 1() dan 2() adalah penyelesaian && +0() & +1() = 0 (a) Buktikan bahwa determinan Wronskinya $ = & + & = 23 (b) Tentukan nilai c, sehingga 1() dan 2() bebas linier 3.1.3 Prinsip Superposisi Jika y 1 (x), y 2 (x),, y n (x) adalah n penyelesaian bebas linier dari persamaan linier orde-n, Φ(D)y=0 maka solusi umumnya: y = c 1 y 1 (x) + c 2 y 2 (x) + + c n y n (x) dgn c 1, c 2,, c n = konstanta. Jika () dan () adalah solusi persamaan diferensial homogen && +4() & +5() = 0 maka kombinsi linier () + () juga solusi persamaan diferensial. Bukti: () dan () solusi && +4 & +5 = 0 maka && +4 & +5 = 0 dan && +4 & +5 = 0 dari solusi = +, maka: & = & + & && = && + && substitusi ke persamaan diferensial diperoleh: && +4() & +5() = 0 && + && +4( & + & )+5( + )=0 && + && + 4 & + 4 & + 5 + 5 = 0 ( && +4 & +5 )+ ( && +4 & +5 ) = 0.0+.0 = 0 3.1.4 Penyelesaian PD Linier Homogen Orde -2 Koefisien Konstanta PD Linier Homogen orde-2 dengan koefisien konstan adalah: && + & + = 0,, = 788 dimisalkan solusi umum PD: = 9 sehingga jika kita substitusi ke dalam PD maka:

&& + & + = 0 ; 9 + ; 9 + 9 = 0 (; + ;+) 9 = 0 Jadi < = = >? menjadi solusi PD jika ; + ;+ = 0 (disebut Persamaan Ciri/Karakteristik) Akar-akar Persamaan Ciri/ Karakteristik adalah: ;, = ± 4 2 Terdapat tiga kemungkinan akar-akar nilai m pada Persamaan Ciri: 1. Jika 4 > 0, maka ;, adalah dua akar Real yang berbeda dengan ;, R maka solusi umumnya: < = C D = > D? +C E = > E? 2. Jika 4 =0, maka ; = ; dengan ;, R, maka solusi umumnya: < = C D = >? +C E? = >? 3. Jika 4 < 0, maka ;,= α ± iβ dengan α,β R maka solusi umumnya: < = C D = (α G Hβ)? (α Hβ)? +C E = dengan rumus Euler, yaitu = H? = CIJ?+K JKL? maka bentuk trigonometri rumus dapat ditentukan: < = C D = (α G Hβ)? (α Hβ)? +C E? = =C D = α? ( CIJ β? +K JKL β? )+C E = α? ( CIJ β? K JKL β?); CIJ β? = CIJ β? =(C D +C E )= α? ( CIJ β? )+K(C D C E )= α? ( JKL β? ) =O= α? CIJ β? +P= α? JKL β?,o,p RILJSTLST UKV.RI>WV=RJ Tentukan solusi umum persamaan difrensial berikut: && +5 & 6 = 0 Akar-akar Persamaan Karakteristik pada PD di atas adalah: ; +5; 6 = 0 (; 1)(;+6) = 0 ; = 1! ; = 6 dua solusi bebas linier PD adalah : () = dan () = Y Jadi solusi umum PD adalah: () = + Y Penyelesaian menggunakan Program MATLAB: >> syms x >> y=dsolve('d2y+5*dy-6*y=0') y =C2*exp(t) + C4/exp(6*t) Selesaikan persamaan diferensial berikut: = 0,(0) = 1, (0) = 0

Akar-akar Persamaan Karakteristik pada PD di atas adalah: ; 1 = 0 dua solusi bebas linier PD adalah : Jadi solusi umum PD adalah: (; 1)(;+1) = 0 ; = 1 ; ; = 1 () = ; () = () = + masalah nilai awal (0) = 1, & (0)=0 (0) = 1 + = 1 Jadi solusi khusus PD adalah: (0) = 0 = 0 = 1 2, = 1 2 () = 1 2 + 1 2 Penyelesaian menggunakan Program MATLAB: >> syms x >> y=dsolve('d2y-y=0','y(0)=0','dy(0)=1') y =exp(t)/2-1/(2*exp(t)) Tentukan penyelesaian umum PD +4 +4 = 0 Akar-akar Persamaan Karakteristik pada PD di atas adalah: ; +4;+4 = 0 (;+2)(;+2) = 0 ; = 2 Diperoleh akar-akar yang sama, sehingga solusi umum PD mestinya adalah: () = karena PD orde 2 akan memberikan dua solusi bebas linier dengan dua variabel konstanta maka solusi kedua dapat ditentukan dengan metode Reduksi Orde PD, yaitu: bentuk umum PD homogen orde-2: + + = 0 akar-akar persamaan karakteristik jika 4 = 0, ; = ; = [ satu solusi PD: () = ] ^ bentuk persamaan reduksi orde yaitu: = _() [ \ = _ () [ \ 2 _() [ \ \

= `_ () _ ()+ _()a 4 substitusi, &, && ke PD && + & + = 0, maka: `_ && () _ & [ ()+ 4 _()a \ + b_ & () _() c [ \ +_() [ \ = 0 2 kedua ruas dibagi ] ^, maka: [ \ `_ () _ ()+ 4 _()a+ b_ () \ _() c+_() = 0 2 _ () ` 4 a_() = 0 _ () ` karena 4 = 0 maka persmaan menjadi: _ && () = 0 sehingga: _() = + [ 4 a_() = 0 4 jadi satu solusi lain () adalah () = _() ] ^ = ( + ) ] ^ karena satu solusi PD telah diketahui yaitu () = ] ^ maka solusi lain yang dimaksud adalah () = ] ^ untuk kasus contoh soal di atas penyelesaian umum PD menjadi: () = + Tentukan penyelesaian umum PD berikut: akar-akar persamaan karakteristik: +2 +4 = 0 ; +2;+4 = 0 ;, = 2± 12 2 karena α=-1 dan β= 3 maka penyelesaian umum PD: = 1± 3 < = O=? CIJ 3? +P=? JKL 3? c 3.1.5 PD Linier Homogen orde-2: Persamaan Cauchy-Euler Bentuk umum persamaan Cauchy-Euler-orde2 adalah: (+ ) && + (+ ) & + = 0 0,,, = 788 7hee Penyelesaian persamaan Cauchy-Euler-orde2 adalah: misal solusi PD = fg dengan 8 = h(+ ), maka &, && adalah: & =!!8.!8! = ifg. + && =!!8.b!8! c +! 8!8.!! = i fg i fg (+ ) (+ )

Substitusi, &, && pada PD didapatkan : (+ ) && + (+ ) & + = 0 (+ ) j i fg i fg (+ ) (+ ) k+ (+ )li fg. + m+ fg = 0 n i fg i fg o+ i fg + fg = 0 p i i + i+ q fg = 0 n i +( )i+ o fg = 0 sehingga persamaan karaktristik-nya: i +( )i+ = 0 Akar-akar Persamaan Karakteristik adalah: i, = ( )±r( ) 4 2 Terdapat tiga kemungkinan akar-akar nilai m pada Persamaan Ciri: 1. Jika r( ) 4 > 0, maka i, adalah dua akar Real yang berbeda maka solusi umumnya: < = C D (T?+U) s D +C E (T?+U) s E 2. Jika r( ) 4 > 0 = 0, maka i = i maka solusi umumnya: < = (T?+U) s DnC D +C E VL(T?+U)o 3. Jika r( ) 4 < 0, maka i,= α ± iβ maka solusi umumnya: < = (T?+U) α pc D CIJtβVL(T?+U)u+C E JKL (βvl(t?+u))q Tentukan persamaan karakterisik pada persamaan Cauchy-euler jika a=1 dan b=0! persamaan Cauchy-Euler: (+ ) && + (+ ) & + = 0 jika a=1 dan b=0, persamaan menjadi: () && + () & + =0 persamaan karakteristik: i +( )i+ = 0 i +( 1)i+ =0 Tentukan penyelesaian PD berikut: && 4 & +6 = 0 misal solusi umum PD = fg dengan 8 = h persamaan karakteristik: i 5i+6 = 0,i = 2,i = 3 penyelesaian umum PD: = + +

Tentukan penyelesaian PD berikut: + 3 + 1 = 0 misal solusi umum PD = fg dengan 8 = h persamaan karakteristik: i +2i+1 = 0,i, = 1 penyelesaian umum PD: = n + h()o Tentukan penyelesaian PD berikut: 3(2 5) && (2 5) & +2 = 0 misal solusi umum PD = fg dengan 8 = h(2 5) persamaan karakteristik: 6i 7i+1 = 0,i = 1,i = 6 penyelesaian umum PD: Latihan Soal: Tentukan solusi umum PD Cauchy-Euler berikut: 1. && 1 & 3 = 0 = (2 5)+ (2 5) /Y 2. && + & = 0 3. && 7 & +16 = 0 4. 4 && +12 & +3 = 0 5. && +3 & +5 = 0 6. && +1,25 = 0 7. (+2) && (+2) & + = 0 8. (+1) && +5(+1) & +3 =0 9. (2 3) && +7(2 3) & +4 = 0 10. (1 ) && (1 ) & + = 0 11. 2(1 2) && +11(2 1) & 2 = 0 3.1.6 PD Linier Homogen orde-n dengan Koefisien Konstan Persamaan Diferensial Linier Homogen orde-n dengan koefisien konstan mempunyai bentuk umum: () + ( ) + + & + = 0, 0 Jika,,, adalah penyelesaian khusus PD Linier homogen, maka kombinasi liniernya juga penyelesaian PD Linier homogen, dirumuskan: = 7 +7 + +7 = z7 { { {, 7,7,,7 = 788 Penyelesaian PD Linier homogen orde-n dengan substitusi = f sehingga didapatkan persamaan karakteristik: i + i + + i + = 0 Untuk selanjutnya dengan teknik faktorisasi dapat ditentukan akar-akar persamaan karakteristik, yaitu: i + i + + i + = (i i )(i i ) (i i )=0

Akar-akar persamaan karakteristik di atas dapat bernilai sama atau disebut akar rangkap (multiplicity). Dua kasus akar rangkap untuk solusi PD Linier Homegen orde-n, yaitu: Kasus I. Jika Akar rangkap adalah r=bilangan riil, terdapat k penyelesaian bebas linier. k solusi bebas linier: Kasus II. solusi umumnya: = s?,?= s?,,? RD = s? ; R D < = C D = s? +C E?= s? + +C R? RD = s? ~ = 788 7 7 Jika Akar rangkap adalah r=bilangan komplek (r=α±iβ). terdapat k penyelesaian bebas linier. k solusi bebas linier: solusi umumnya: = α? CIJ β?,?= α? CIJ β?,,? RD = α? CIJ β?, = α? JKL β?,?= α? JKL β?,,? RD = α? JKL β? < = = α? p(c D CIJ β?+c E JKL β?)+?(c CIJ β?+c JKL β?)+ +? RD (C RD CIJ β?+c R JKL β?)o Selesaikan persamaan diferensial berikut: persamaan karakteristik: ( ) 3 (ƒ) +3 = 0 i 3i ƒ +3i + i = 0 akar-akar persamaan karakteristik i = i = 0,i + = i ƒ = i = 1 solusi bebas linier:,,,, Jadi solusi umumnya: Tentukan penyelesaian PD berikut: persamaan karakteristik: = + +( + + ƒ + ) 2 +2 = 0 i + 2i +i+2 = 0 akar-akar persamaan karakteristik i = 1,i = 1,i + =2 solusi bebas linier:,, Jadi solusi umumnya: = + + + Tentukan penyelesaian PD berikut: persamaan karakteristik: (ƒ) 4 +14 20 +25 = 0

i ƒ 4i + +14i 20i+25 = 0 akar-akar persamaan karakteristik i = i = 1+2,i + = i ƒ = 1 2 solusi bebas linier: (2), (2), (2), (2) Jadi solusi umumnya: = (2)+ (2)+ + (2)+ ƒ (2) Latihan Soal: Tentukan penyelesaian umum PD berikut: 1. = 0 2. (ƒ) 5 +4 = 0 3. (ƒ) = 0 4. +3 +3 + = 0 5. 3 +3 = 0 6. (ƒ) +2 +3 +2 + = 0 Untuk soal berikut tentukan solusi PD dengan syarat awal berikut: 7. = 0, (0) = 4, (0) = 0, (0) = 9 8. (ƒ) = 0, (0) = 5, (0) = 2, (0) = 1, (0) = 2 9. (ƒ) +3 4 = 0,(0) = 0, (0) = 1, (0) = 5, (0) = 1 10. 3 +4 2 = 0, (0) = 1, (0) = 0, (0) = 0 3.1.7 Rangkuman Himpunan n fungsi y 1 (x), y 2 (x),, y n (x) dikatakan takbebas linier pada suatu selang jika ada n konstanta c 1, c 2,, c n yang tidak semua nol, sehingga berlaku: c 1 y 1 (x)+ c 2 y 2 (x)+ + c n y n (x) = 0 Himpunan fungsi y 1 (x), y 2 (x),, y n (x) (yang mempunyai turunan) adalah bebas linier pada suatu selang jika determinan Wronski: () () () $(,,, ) = % & () & () & () % 0 () () () Jika y 1 (x), y 2 (x),, y n (x) adalah n penyelesaian bebas linier dari persamaan linier orde-n, Φ(D)y=0 maka solusi umumnya: y = c 1 y 1 (x) + c 2 y 2 (x) + + c n y n (x) PD Linier Homogen orde-2 dengan koefisien konstan adalah: + + = 0,, = 788 Jika diduga solusi umum < = = >? maka akan diperoleh Persamaan Ciri/Karakteristik ; + ;+ = 0 Akar-akar Persamaan Karakteristik adalah: ;, = ± 4 2 Terdapat tiga kemungkinan akar-akar nilai m pada Persamaan Ciri: 1. Jika 4 > 0, maka ;, adalah dua akar Real yang berbeda dengan ;, R maka solusi umumnya:

< = C D = > D? +C E = > E? 2. Jika 4 =0, maka ; = ; dengan ;, R, maka solusi umumnya: < = C D = >? +C E? = >? 3. Jika 4 < 0, maka ;,= α ± iβ dengan α,β R maka solusi umumnya: < = C D = (α G Hβ)? (α Hβ)? +C E = dengan rumus Euler, yaitu = H? = CIJ?+K JKL? maka bentuk trigonometri rumus dapat ditentukan: < == O= α? CIJ β? +P= α? JKL β?,o,p RILJSTLST UKV.RI>WV=RJ 3.1.8 Test Formatif Tentukan penyelesaian umum PD berikut: 1. 3 = 0 2. 3 (ƒ) 5 +4 = 0 3. 3 (ƒ) = 0 4. 3 +3 +3 + = 0 5. 3 3 +3 = 0 6. 3 (ƒ) +2 +3 +2 + = 0 Untuk soal berikut tentukan solusi PD dengan syarat awal berikut: 7. 3 = 0, (0) = 4, (0) = 0, (0) = 9 8. 3 (ƒ) = 0, (0) = 5, (0) = 2, (0) = 1, (0) = 2 9. 3 (ƒ) +3 4 = 0,(0) = 0, (0) = 1, (0) = 5, (0) = 1 10.3 3 +4 2 = 0, (0) = 1, (0) = 0, (0) = 0 3.3 Daftar Pustaka [1] Sigit Kusmaryanto, Buku Ajar Matematika Teknik I,2012 [2] Kreyszig, Erwin, Matematika Teknik lanjutan. Jakarta: Gramedia, 1988. [3] Stroud, K.A., Matematika untuk Teknik. Jakarta: Penerbit Erlangga, 1987. [4] Farlow, Stanley J., An Introduction to Diffrenential Equations and Their Applications, McGraw-Hill, Singapore, 1994 [5] Howard, P., Solving ODE in MATLAB, Fall, 2007 [6] Thompson, S., Gladwell, I., Shampine, L.F., Solving ODEs with MATLAB, Cambridge University Press, 2003 [7] Rosenberg, J.M., Lipsman, R.L., Hunti, B.R., A Guide to MATLAB for Beginners and Experienced Users, Cambridge University Press, 2006