ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. August 18, Dosen FMIPA - ITB

dokumen-dokumen yang mirip
5. Sifat Kelengkapan Bilangan Real

DASAR-DASAR ANALISIS MATEMATIKA

BAGIAN PERTAMA. Bilangan Real, Barisan, Deret

DASAR-DASAR ANALISIS MATEMATIKA

ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. September 12, Dosen FMIPA - ITB

MA3231 Analisis Real

MA5032 ANALISIS REAL

MA3231 Analisis Real

MA3231 Analisis Real

DASAR-DASAR ANALISIS MATEMATIKA

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

Daftar Isi 3. BARISAN ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. Dosen FMIPA - ITB

INF-104 Matematika Diskrit

MA3231. Pengantar Analisis Real. Hendra Gunawan, Ph.D. Semester II, Tahun

MA5032 ANALISIS REAL

Sistem Bilangan Real

SISTEM BILANGAN REAL

KONSTRUKSI SISTEM BILANGAN

II. SISTEM BILANGAN RIIL. Handout Analisis Riil I (PAM 351)

BAHAN AJAR ANALISIS REAL 1. DOSEN PENGAMPU RINA AGUSTINA, S. Pd., M. Pd. NIDN

03/08/2015. Sistem Bilangan Riil. Simbol-Simbol dalam Matematikaa

F. RANCANGAN KEGIATAN BELAJAR MENGAJAR

BAB II DASAR TEORI. Di dalam BAB II ini akan dibahas materi yang menjadi dasar teori pada

II. LANDASAN TEORI ( ) =

11. FUNGSI MONOTON (DAN FUNGSI KONVEKS)

Oleh: Naning Sutriningsih

Contoh-contoh soal induksi matematika

BAB V KEKONVERGENAN BARISAN PADA DAN KETERKAITAN DENGAN. Pada subbab 4.1 telah dibahas beberapa sifat dasar yang berlaku pada koleksi

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

BAB II KAJIAN TEORI. memahami sifat-sifat dari barisan fungsi. Pada bab ini akan diuraikan materimateri

ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan

BAHAN AJAR ANALISIS REAL 1 Matematika STKIP Tuanku Tambusai Bangkinang 1. SIFAT KELENGKAPAN BILANGAN REAL

PENGANTAR ANALISIS REAL

1 SISTEM BILANGAN REAL

BAB III INTEGRAL LEBESGUE. Pada bab sebelumnya telah disebutkan bahwa ruang dibangun oleh

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

Pengantar : Induksi Matematika

BAGIAN KEDUA. Fungsi, Limit dan Kekontinuan, Turunan

SISTEM BILANGAN REAL

DASAR-DASAR ANALISIS MATEMATIKA

INTERVAL, PERTIDAKSAMAAN, DAN NILAI MUTLAK

MA3231 Analisis Real

ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. October 3, Dosen FMIPA - ITB

ANALISIS REAL 1. Perkuliahan ini dimaksudkan memberikan

MAT PENGANTAR ANALISIS

1 Preliminaries The Algebra of Sets... 3

DASAR-DASAR ANALISIS MATEMATIKA

MA3231 Analisis Real

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

MA3231 Analisis Real

EKSISTENSI SUPREMUM DAN INFIMUM DENGAN TEOREMA CANTOR DEDEKIND. Nursiya Bito. Staf Dosen Jurusan Matematika dan IPA Universitas Negeri Gorontalo

BAB III KEKONVERGENAN LEMAH

TEKNIK PEMBUKTIAN. (Yus Mochamad Cholily)

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

Metode pembuktian untuk proposisi yang berkaitan dengan bilangan bulat adalah induksi matematik.

MA3231 Analisis Real

MA2111 PENGANTAR MATEMATIKA Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

Keterbagian Pada Bilangan Bulat

BAB I TEORI KETERBAGIAN DALAM BILANGAN BULAT

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

RELASI BINER. 1. Hasil Kali Cartes

Induksi Matematika. Fitriyanti Mayasari

BAB 1. PENDAHULUAN. Bab ini akan membahas sekilas mengenai konsep-konsep yang berkaitan dengan himpunan dan fungsi.

BAHAN AJAR ANALISIS REAL 1 Matematika STKIP Tuanku Tambusai Bangkinang

MA3231. Pengantar Analisis Real. Hendra Gunawan, Ph.D. Semester II, Tahun

I. Aljabar Himpunan Handout Analisis Riil I (PAM 351)

ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. October 10, Dosen FMIPA - ITB

Induksi 1 Matematika

DEFINISI TIPE RIEMANN UNTUK INTEGRAL LEBESGUE 1. Drajad Maknawi 2 dan Muslich 3 Jurusan Matematika FMIPA UNS. Abstrak

HAND OUT ANALISIS REAL 1 (MT403) KOSIM RUKMANA

Daftar Isi 5. DERET ANALISIS REAL. (Semester I Tahun ) Hendra Gunawan. Dosen FMIPA - ITB September 26, 2011

Coba amati apakah sifat ini mempunyai signifikansi dalam sistem bilangan real.

BAB III FUNGSI TERUKUR LEBESGUE. Setelah dibahas mengenai ukuran Lebesgue dan beberapa sifatnya pada

Metode pembuktian untuk pernyataan perihal bilangan bulat adalah induksi matematik.

INF-104 Matematika Diskrit

BAB I PENDAHULUAN. Kata topologi berasal dari bahasa yunani yaitu topos yang artinya tempat

MA2111 PENGANTAR MATEMATIKA Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Permasalahan

BAB 1. PENDAHULUAN KALKULUS

10. TEOREMA NILAI RATA-RATA

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga SIFAT JARAK PADA RUANG METRIK SKRIPSI SITI MAISYAROH

induksi matematik /Nurain Suryadinata, M.Pd

KUMPULAN SOAL DAN PEMBAHASAN BILANGAN I SMP. Abdul Azis Abdillah. Januari 2017

Pertemuan 1 HIMPUNAN. a.himpunan Kosong Ǿ adalah himpunan yang mempunyai nol anggota(tidak mempunyai elemen.)

1 SISTEM BILANGAN REAL

FUNGSI KONTINU. sedemikian sehingga jika x adalah titik dari A (c), maka f (x) berada pada Vg (f (c)). (Lihat Gambar 5.1.1).

Analisis Real. Johan Matheus Tuwankotta 1. December 3,

CATATAN KULIAH ANALISIS REAL LANJUT

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

MA2111 PENGANTAR MATEMATIKA Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

BAB I PENDAHULUAN. Integral Lebesgue merupakan suatu perluasan dari integral Riemann.

CHAPTER 5 INDUCTION AND RECURSION

BARISAN BILANGAN REAL

TUGAS ANALISIS REAL OLEH KELOMPOK V KELAS VI A MATEMATIKA FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM IKIP MATARAM

CHAPTER 5 INDUCTION AND RECURSION

G a a = e = a a. b. Berdasarkan Contoh 1.2 bagian b diperoleh himpunan semua bilangan bulat Z. merupakan grup terhadap penjumlahan bilangan.

MODUL RESPONSI MAM 4222 KALKULUS IV

Mata Kuliah : Peng. Logika Matematika dan Himpunan Hari/tanggal : Rabu, 31 Oktober 2012 Waktu : 120 menit Sifat : Buku Tertutup Dosen : Budi S.

Transkripsi:

(Semester I Tahun 2011-2012) Dosen FMIPA - ITB E-mail: hgunawan@math.itb.ac.id. August 18, 2011

Kita telah mencatat sebelumnya bahwa supremum dan infimum suatu himpunan tidak harus merupakan anggota himpunan tersebut. Jika H mempunyai supremum dan sup H = M H, maka M merupakan anggota terbesar dan disebut maksimum H, ditulis M = maks H. Serupa dengan itu, jika H mempunyai infimum dan inf H = m H, maka m merupakan anggota terkecil dan disebut minimum H, ditulis m = min H.

Contoh 1 Daftar Isi (i) Himpunan A := {1, 2, 3} mempunyai maksimum 3 dan minimum 1. (ii) Himpunan I := {x R : 0 x < 1} mempunyai minimum 0 tetapi tidak mempunyai maksimum. Di sini 1 = sup I tetapi 1 / I, jadi ia bukan maksimum I. (iii) Himpunan P := {x R : x > 0} tidak mempunyai maksimum maupun minimum.

Himpunan I pada Contoh 1(ii) merupakan sebuah interval. Secara umum, sebuah interval di R merupakan himpunan bagian dari R yang bersifat: jika u, v I dan u x v, maka x I. Sebuah interval mungkin terbatas dan mungkin pula tak terbatas.

Berikut adalah notasi untuk interval terbatas di R: (a, b) := {x : a < x < b}. [a, b] := {x : a x b}. [a, b) := {x : a x < b}. (a, b] := {x : a < x b}.

Berikut adalah notasi untuk interval tak terbatas di R (selain R sendiri): (a, ) := {x : x > a}. [a, ) := {x : x a}. (, b) := {x : x < b}. (, b] := {x : x b}.

Interval (a, b), (a, ), dan (, b) merupakan interval terbuka, sedangkan interval [a, b], [a, ), dan (, b] merupakan interval tertutup. Sementara itu, interval [a, b) dan (a, b] sering disebut sebagai interval setengah terbuka. Interval [a, b] yang bersifat tertutup dan terbatas merupakan contoh himpunan kompak di R. Pada [a, b], a merupakan minimum dan b merupakan maksimum. Catat bahwa lambang dan di sini bukan menyatakan bilangan real.

Untuk keperluan tertentu, kita definisikan sistem bilangan real yang diperluas sebagai R := R {, } dengan menambahkan sifat urutan < x < untuk setiap x R dan beberapa kesepakatan berikut: + x = x + =, kecuali untuk x = ; ( ) + x = x + ( ) =, kecuali untuk x = ; jika a > 0, maka a = a = dan a ( ) = ( ) a = ; jika a < 0, maka a = a = dan a ( ) = ( ) a =. Selanjutnya, jika E R tak kosong dan tak terbatas di atas (di bawah), maka kita definisikan sup E = (inf E = ). Dengan kesepakatan ini, setiap himpunan bagian tak kosong dari R mempunyai supremum dan infimum di R.

Soal Latihan Daftar Isi 1 Tentukan maksimum dan minimum himpunan berikut (bila ada). { 1 1 n : n N}. { ( 1) n 2 n : n N }. 3 Himpunan semua bilangan rasional r dengan 0 r 1. 2 Misalkan c R dan δ > 0. Buktikan bahwa {x : x c < δ} = (c δ, c + δ). 3 Beri dua buah contoh himpunan yang mempunyai supremum 1 tetapi tidak mempunyai satu pun anggota x (0, 1).

Dengan Sifat Kelengkapan, kita dapat pula membuktikan bahwa N tak terbatas di atas. Fakta ini dikenal sebagai Sifat Archimedes, yang lazim dinyatakan sebagai sebuah teorema.

Teorema 2 (Sifat Archimedes) Untuk setiap x R terdapat n x N sedemikian sehingga x < n x. Bukti. Misalkan A := {k N : k x}. Jika A =, maka setiap n N memenuhi n > x. Jika A, maka, mengingat A terbatas, A mempunyai supremum, sebutlah b = sup A. Karena b merupakan batas atas terkecil untuk A, maka b 1 bukan batas atas untuk A. Akibatnya terdapat k A sedemikian sehingga b 1 < k atau b < k + 1. Dalam hal ini k + 1 / A, yakni k + 1 > x. Jadi terdapat n = k + 1 N dengan n > x.

Dengan asumsi bahwa jarak antara dua bilangan asli sekurang-kurangnya sama dengan 1, kita dapat membuktikan Sifat Terurut Rapi N, yang dinyatakan dalam teorema berikut.

Teorema 3 (Sifat Terurut Rapi N) Setiap himpunan bagian tak kosong dari N mempunyai minimum. Bukti. Misalkan A N tak kosong. Jelas bahwa sebagai himpunan bagian dari N, himpunan A terbatas di bawah. Menurut Sifat Kelengkapan, A mempunyai infimum, sebutlah a = inf A. Sekarang a + 1 bukan batas bawah A, dan karenanya terdapat n A sehingga n < a + 1.

Jika n bukan minimum A, maka terdapat m A sehingga m < n. Dalam hal ini, kita mempunyai a m < n < a + 1, sehingga jarak antara m dan n lebih kecil dari 1. Ini bertentangan dengan sifat bilangan asli. Jadi n mestilah minimum A, dan bukti selesai.

Dengan menggunakan Sifat Archimedes dan Sifat Terurut Rapi N, kita dapat membuktikan sifat kepadatan bilangan rasional di R, yang dinyatakan sebagai teorema berikut.

Teorema 4 (Kepadatan Bilangan Rasional) Misalkan x, y R dengan x < y. Maka terdapat r Q sedemikian sehingga x < r < y. Bukti. Tanpa mengurangi keumuman, kita asumsikan bahwa x > 0. Menurut Sifat Archimedes, terdapat n N sedemikian sehingga n > 1 y x. Untuk n tersebut, kita mempunyai ny nx > 1.

Selanjutnya, menurut Sifat Terurut Rapi N, kita dapat memilih bilangan asli m terkecil sedemikian sehingga Akibatnya, kita peroleh Karena itu, nx < m < ny, atau m 1 nx < m. m nx + 1 < ny. x < m n < y. Jadi terdapat bilangan rasional r := m n x < r < y. sedemikian sehingga

Soal Latihan 1 Diketahui H = { 1 n : n N}. Buktikan bahwa inf H = 0. 2 Misalkan A = { 1 2 + + 1 2 n : n N }. Buktikan bahwa sup A = 1. 3 Diketahui x, y R dengan x < y. Buktikan bahwa terdapat bilangan irasional s sedemikian sehingga x < s < y. 4 Buktikan bahwa himpunan semua bilangan irasional s dengan 0 s 1 tidak mempunyai maksimum maupun minimum.

Salah satu metode pembuktikan klasik untuk pernyataan yang berkaitan dengan bilangan asli berpijak pada Prinsip Induksi Matematika.

Teorema 5 (Prinsip Induksi Matematika) Misalkan P(n) adalah suatu pernyataan mengenai n N. Misalkan pula (i) P(1) benar, dan (ii) untuk setiap k N berlaku: jika P(k) benar, maka P(k + 1) benar. Maka, P(n) benar untuk setiap n N.

Bukti. Misalkan S := {n N : P(n) salah}. Akan ditunjukkan bahwa S =. Andaikan S. Maka, menurut Sifat Terurut Rapi, S mempunyai minimum, sebutlah m. Karena P(1) benar, 1 / S. Jadi m 1. Akibatnya m > 1 dan m 1 N. Karena m adalah minimum S, m 1 / S atau P(m 1) benar. Berdasarkan hipotesis (ii), kita peroleh P(m) benar atau m / S, yang bertentangan dengan m S.

Contoh 6 Daftar Isi Untuk setiap n N, kita mempunyai 1 + 2 + + n = 1 n(n + 1). 2 Untuk membuktikan kebenaran pernyataan ini, misalkan S n := 1 + 2 + + n, n N, dan P(n) adalah pernyataan bahwa S n = 1 2n(n + 1). Perhatikan bahwa P(1) benar, karena S 1 = 1 = 1 2.1.(1 + 1).

Selanjutnya misalkan k N dan P(k) benar atau S k = 1 2k(k + 1). Untuk mengetahui apakah P(k + 1) benar, kita periksa S k+1 = 1 + 2 + + k + (k + 1) = S k + (k + 1) = 1 k(k + 1) + (k + 1) 2 = 1 (k + 1)(k + 2). 2 Jadi ternyata P(k + 1) benar. Berdasarkan Prinsip Induksi Matematika, kita simpulkan bahwa P(n) benar untuk setiap n N.

Contoh 7 Daftar Isi Untuk setiap n N berlaku n < 2 n. Di sini P(n) adalah ketaksamaan n < 2 n. Jelas bahwa P(1) benar karena 1 < 2. Selanjutnya misalkan k N dan P(k) benar, yakni k < 2 k. Maka, k + 1 < 2 k + 1 < 2 k + 2 k = 2 k+1, yakni P(k + 1) benar. Berdasarkan Prinsip Induksi Matematika, P(n) benar atau n < 2 n untuk setiap n N.

Teorema 8 (Prinsip Induksi Kuat) Misalkan P(n) adalah suatu pernyataan mengenai n N sedemikian sehingga (i) P(1) benar, dan (ii) untuk setiap k N, jika P(1),..., P(k) benar, maka P(k + 1) benar. Maka, P(n) benar untuk setiap n N.

Soal Latihan 1 Buktikan bahwa 1 + 3 + + (2n 1) = n 2 untuk setiap n N. 2 Buktikan bahwa 2 n 1 n! untuk setiap n N. (Catatan. n! = 1 2 n.) 3 Buktikan Teorema 8. 4 Misalkan n 0 N dan P(n) adalah suatu pernyataan mengenai n N sedemikian sehingga P(n 0 ) benar dan jika P(k) benar, maka P(k + 1) benar. Buktikan bahwa P(n) benar untuk setiap n N dengan n n 0. 5 Buktikan bahwa n 2 < 2 n untuk n 5. 6 Diketahui r 1 = 1 dan r n+1 = 1 + 1 r n untuk n = 1, 2, 3,.... Buktikan bahwa 1 < r n < 2 untuk setiap n 3.