ANALISIS BIFURKASI PADA MODEL MATEMATIS PREDATOR PREY DENGAN DUA PREDATOR Lia Listyana 1, Dr. Hartono 2, dan Kus Prihantoso Krisnawan,M.

dokumen-dokumen yang mirip
BAB I PENDAHULUAN. Besar Penelitian Tanaman Padi, tikus sawah merupakan hama utama penyebab

BAB II KAJIAN TEORI. dinamik, sistem linear, sistem nonlinear, titik ekuilibrium, analisis kestabilan

Pengendalian Populasi Hama pada Model Mangsa-Pemangsa dengan Musuh Alaminya

SEMINAR HASIL TUGAS AKHIR Jurusan Matematika FMIPA ITS

BAB IV PENUTUP. Berdasarkan hasil analisis bifurkasi pada model predator-prey dengan dua

ANALISIS BIFURKASI PADA MODEL MATEMATIS PREDATOR PREY DENGAN DUA PREDATOR SKRIPSI

KESTABILAN POPULASI MODEL LOTKA-VOLTERRA TIGA SPESIES DENGAN TITIK KESETIMBANGAN ABSTRACT

BAB II LANDASAN TEORI. pada bab pembahasan. Materi-materi yang akan dibahas yaitu pemodelan

Created By Aristastory.Wordpress.com BAB I PENDAHULUAN. Teori sistem dinamik adalah bidang matematika terapan yang digunakan untuk

Simulasi Kestabilan Model Predator Prey Tipe Holling II dengan Faktor Pemanenan

ANALISIS DINAMIKA MODEL KOMPETISI DUA POPULASI YANG HIDUP BERSAMA DI TITIK KESETIMBANGAN TIDAK TERDEFINISI

BAB III PEMBAHASAN. Ebola. Setelah model terbentuk, akan dilanjutkan dengan analisa bifurkasi pada

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. Pada bagian ini, akan dibahas system predator-prey dengan respon fungsi tak

MODEL MATEMATIKA MANGSA-PEMANGSA DENGAN SEBAGIAN MANGSA SAKIT

BAB I PENDAHULUAN. hidup lainnya. Interaksi yang terjadi antara individu dalam satu spesies atau

ANALISIS KESTABILAN MODEL MANGSA-PEMANGSA DENGAN MANGSA YANG TERINFEKSI DI LINGKUNGAN TERCEMAR

T 23 Center Manifold Dari Sistem Persamaan Diferensial Biasa Nonlinear Yang Titik Ekuilibriumnya Mengalami Bifurkasi Contoh Kasus Untuk Bifurkasi Hopf

ANALISIS KESTABILAN MODEL MANGSA-PEMANGSA DENGAN MANGSA YANG TERINFEKSI DI LINGKUNGAN TERCEMAR

Local Stability of Predator Prey Models With Harvesting On The Prey. Abstract

MODEL PERSAMAAN DIFERENSIAL PADA INTERAKSI DUA POPULASI

BIFURKASI HOPF MODEL MANGSA-PEMANGSA DENGAN WAKTU TUNDA NI NYOMAN SURYANI

ANALISIS KESTABILAN MODEL MANGSA-PEMANGSA HUTCHINSON DENGAN WAKTU TUNDA DAN PEMANENAN KONSTAN LILIS SAODAH

BAB II KAJIAN TEORI. representasi pemodelan matematika disebut sebagai model matematika. Interpretasi Solusi. Bandingkan Data

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

Simulasi Model Mangsa Pemangsa Di Wilayah yang Dilindungi untuk Kasus Pemangsa Tergantung Sebagian pada Mangsa

MODIFIKASI SISTEM PREDATOR-PREY: DINAMIKA MODEL LESLIE-GOWER DENGAN DAYA DUKUNG YANG TUMBUH LOGISTIK

ANALISA KESEIMBANGAN INTERAKSI POPULASI TERUMBU KARANG, SIPUT DRUPELLA DAN PREDATORNYA MELALUI PHASE PORTRAIT

KESTABILAN MODEL BIOEKONOMI SISTEM MANGSA PEMANGSA SUMBER DAYA PERIKANAN DENGAN PEMANENAN PADA POPULASI PEMANGSA

BAB II KAJIAN TEORI. Persamaan diferensial sangat penting dalam pemodelan matematika khususnya

II. TINJAUAN PUSTAKA. Sistem dinamik adalah sistem yang berubah dari waktu ke waktu (Farlow,et al.,

BAB II LANDASAN TEORI. eigen dan vektor eigen, persamaan diferensial, sistem persamaan diferensial, titik

BAB II LANDASAN TEORI. selanjutnya sebagai bahan acuan yang mendukung tujuan penulisan. Materi-materi

BIFURKASI HOPF PADA SISTEM PREDATOR PREY DENGAN FUNGSI RESPON TIPE II

BAB II LANDASAN TEORI

ANALISIS MODEL MANGSA PEMANGSA PADA PENANGKAPAN IKAN YANG DIPENGARUHI OLEH KONSERVASI

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1 Asumsi yang digunakan dalam sistem mangsa-pemangsa. Dimisalkan suatu habitat dimana spesies mangsa dan pemangsa hidup

Penerapan Teknik Serangga Steril Dengan Model Logistik. Dalam Pemberantasan Nyamuk Aedes Aegypti. Nida Sri Utami

Analisis Kestabilan Model Penurunan Sumber Daya Hutan Akibat Industri

Interaksi Antara Predator-Prey dengan Faktor Pemanen Prey

PEMODELAN MATEMATIKA DAN ANALISIS KESTABILAN MODEL PADA PENYEBARAN HIV-AIDS

BIFURKASI HOPF PADA MODEL SILKUS BISNIS KALDOR-KALECKI TANPA WAKTU TUNDA

MODEL SEIR PENYAKIT CAMPAK DENGAN VAKSINASI DAN MIGRASI

KESTABILAN SISTEM PREDATOR-PREY LESLIE

ANALISIS DINAMIK SISTEM PREDATOR-PREY MODEL LESLIE-GOWER DENGAN PEMANENAN SECARA KONSTAN TERHADAP PREDATOR

KESTABILAN MODEL BIOEKONOMI SISTEM MANGSA PEMANGSA SUMBER DAYA PERIKANAN DENGAN PEMANENAN PADA POPULASI PEMANGSA

LANDASAN TEORI. Model ini memiliki nilai kesetimbangan positif pada saat koordinat berada di titik

ANALISIS KESTABILAN MODEL MANGSA-PEMANGSA HOLLING-TANNER TIPE II INTAN SELVYA

BIFURKASI PITCHFORK SUPERKRITIKAL PADA SISTEM FLUTTER

ANALISIS KESTABILAN MODEL INTERAKSI PEMANGSA DAN MANGSA PADA DUA HABITAT YANG BERBEDA ADE NELVIA

Kestabilan Titik Ekuilibrium Model SIS dengan Pertumbuhan Logistik dan Migrasi

Karena v merupakan vektor bukan nol, maka A Iλ = 0. Dengan kata lain, Persamaan (2.2) dapat dipenuhi jika dan hanya jika,

BIFURKASI HOPF PADA MODEL MANGSA PEMANGSA DENGAN WAKTU TUNDA DAN TINGKAT PEMANENAN KONSTAN LOLA OKTASARI

DINAMIKA PERKEMBANGAN HIV/AIDS DI SULAWESI UTARA MENGGUNAKAN MODEL PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINEAR SIR (SUSCEPTIBLE, INFECTIOUS AND RECOVERED)

PEMANENAN OPTIMAL PADA MODEL REAKSI DINAMIK SISTEM MANGSA-PEMANGSA DENGAN TAHAPAN STRUKTUR. Yuliani, Marwan Sam

Analisis Kestabilan Model MSEIR Penyebaran Penyakit Difteri Dengan Saturated Incidence Rate

ANALISIS STABILITAS PENYEBARAN VIRUS EBOLA PADA MANUSIA

Model Mangsa-Pemangsa dengan Dua Pemangsa dan Satu Mangsa di Lingkungan Beracun

ANALISIS KESTABILAN MODEL DINAMIKA PENYEBARAN PENYAKIT FLU BURUNG

UNNES Journal of Mathematics

ANALISIS MODEL S-I-P INTERAKSI DUA SPESIES PREDATOR-PREY DENGAN FUNGSI RESPON HOLLING TIPE II

ANALISIS MODEL MANGSA-PEMANGSA HOLLING-TANNER TIPE II DENGAN MANGSA YANG TERLINDUNG DAN ADANYA PEMANENAN POPULASI EKA PUJIYANTI

KESTABILAN TITIK EQUILIBRIUM MODEL SIR (SUSPECTIBLE, INFECTED, RECOVERED) PENYAKIT FATAL DENGAN MIGRASI

Mursyidah Pratiwi, Yuni Yulida*, Faisal Program Studi Matematika Fakultas MIPA Universitas Lambung Mangkurat *

MODEL SEIR PENYAKIT CAMPAK DENGAN VAKSINASI DAN MIGRASI TUGAS AKHIR. Oleh : SITI RAHMA

PEMODELAN MATEMATIKA PENYEBARAN PENYAKIT VIRUS EBOLA DAN ANALISIS PENGARUH PARAMETER LAJU TRANSMISI TERHADAP PERILAKU DINAMISNYA TUGAS AKHIR SKRIPSI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. kestabilan model predator-prey tipe Holling II dengan faktor pemanenan.

KESTABILAN MODEL POPULASI SATU MANGSA-DUA PEMANGSA DENGAN PEMANENAN OPTIMAL PADA PEMANGSA

MODEL PREDATOR-PREY DENGAN DUA PREDATOR

ANALISIS TITIK EKUILIBRIUM DAN SOLUSI MODEL INTERAKSI PEMANGSA-MANGSA MENGGUNAKAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN

MODEL PREDATOR-PREY MENGGUNAKAN RESPON FUNGSIONAL TIPE II DENGAN PREY BERSIMBIOSIS MUTUALISME

MENENTUKAN PERPANGKATAN MATRIKS TANPA MENGGUNAKAN EIGENVALUE

MODEL DINAMIKA CINTA DENGAN MEMPERHATIKAN DAYA TARIK PASANGAN

ANALISIS DINAMIK MODEL PREDATOR-PREY PADA POPULASI ECENG GONDOK DENGAN ADANYA IKAN GRASS CARP DAN PEMANENAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Model Matematika SIV Untuk Penyebaran Virus Tungro Pada Tanaman Padi

Dinamik Model Epidemi SIRS dengan Laju Kematian Beragam

ANALISIS DINAMIK SKEMA EULER UNTUK MODEL PREDATOR-PREY DENGAN EFEK ALLEE KUADRATIK

ANALISIS DINAMIK MODEL POPULASI MANGSA PEMANGSA DENGAN WILAYAH RESERVASI DAN PEMANENAN PEMANGSA Aidil Awal 1*), Syamsuddin Toaha 2), Khaeruddin 2)

KESTABILAN TITIK TETAP MODEL PENULARAN PENYAKIT TIDAK FATAL

MODEL DINAMIK INTERAKSI DUA POPULASI (Dynamic Model Interaction of Two Population)

BIFURKASI HOPF PADA MODIFIKASI MODEL PREDATOR-PREY LESLIE GOWER DENGAN FUNGSI RESPON HOLLING TIPE II

Model Matematika Jumlah Perokok dengan Nonlinear Incidence Rate dan Penerapan Denda

ANALISIS STABILITAS MODEL MATEMATIKA DARI PENYEBARAN PENYAKIT MENULAR MELALUI TRANSPORTASI ANTAR DUA KOTA

ANALISIS KESTABILAN BEBAS PENYAKIT MODEL EPIDEMI CVPD (CITRUS VEIN PHLOEM DEGENERATION) PADA TANAMAN JERUK DENGAN FUNGSI RESPON HOLLING TIPE II

Penentuan Bifurkasi Hopf Pada Predator Prey

MODEL MATEMATIKA MANGSA-PEMANGSA DENGAN SEBAGIAN MANGSA SAKIT TUGAS AKHIR

ANALISIS MODEL MATEMATIKA PREDATOR-PREY DENGAN PREY YANG TERINFEKSI SKRIPSI

BAB II LANDASAN TEORI. dalam penulisan skripsi ini. Teori-teori yang digunakan berupa definisi-definisi serta

BIFURKASI DARI HASIL MODIFIKASI SISTEM PERSAMAAN LORENZ

KESTABILAN MODEL SATU MANGSA DUA PEMANGSA DENGAN FUNGSI RESPON TIPE HOLLING III DAN PEMANENAN

KESTABILAN MODEL MANGSA PEMANGSA DENGAN FUNGSI RESPON TIPE HOLLING II DAN WAKTU TUNDA

ANALISIS KESTABILAN DAN PROSES MARKOV MODEL PENYEBARAN PENYAKIT EBOLA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

MODEL NON LINEAR PENYAKIT DIABETES. Aminah Ekawati 1 dan Lina Aryati 2 ABSTRAK ABSTRACT

Model Matematika Populasi Plankton dan Konsentrasi Nitrogen

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BIFURKASI TRANSKRITIKAL PADA SISTEM DINAMIK SKRIPSI

BAB II LANDASAN TEORI. Pada bab ini akan dibahas mengenai definisi-definisi dan teorema-teorema

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II LANDASAN TEORI. Pada bab ini, akan diuraikan definisi-definisi dan teorema-teorema yang

Transkripsi:

1 Abstrak ANALISIS BIFURKASI PADA MODEL MATEMATIS PREDATOR PREY DENGAN DUA PREDATOR Lia Listyana 1, Dr. Hartono 2, Kus Prihantoso Krisnawan,M.Si 3 1 Mahasiswa Jurusan Pendidikan Matematika, Universitas Negeri Yogyakarta 2 Jurusan Pendidikan Matematika, Universitas Negeri Yogyakarta 3 Jurusan Pendidikan Matematika, Universitas Negeri Yogyakarta Email: 1 lia.listyana@yahoo.com, 2 hartono@uny.ac.id, 3 kuspk@uny.ac.id Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis model matematis sistem predator prey dengan dua predator mengetahui jenis bifurkasi sistem tersebut dengan perubahan laju kematian kedua jenis predator. Model predator prey dengan dua predator memiliki lima titik yang keberadaan tiga di antaranya bergantung pada laju kematian kedua jenis predator titik yang lain tidak bergantung pada laju kematian kedua jenis predator. Kestabilan masing-masing titik ditentukan berdasarkan nilai eigen masing-masing titik. Perubahan kestabilan masing-masing titik perubahan banyaknya titik sebagai penanda terjadinya bifurkasi. Hasil perhitungan nilai eigen analisis secara numerik menunjukkan terjadinya bifurkasi pada sistem predator prey dengan dua predator saat laju kematian predator jenis I adalah per satuan waktu laju kematian predator jenis II adalah per satuan waktu. Kata kunci : sistem predator prey, sistem predator prey dengan dua predator, titik, bifurkasi Abstract This research aims to analyze the mathematical model predator prey system with two predators and knowing the kind of bifurcation of the system with changes in the mortality rate of two kinds of predators. Predator prey model with two predators has five equilibrium points that the existence of three of them depend on the mortality rate of two kinds of predators and the other equilibrium points does not depend on the mortality rate of two kinds of predators. The stability of each equilibrium point is determined by the eigenvalues of each equilibrium point. Changes stability of each equilibrium point and changes the number of equilibrium points as a marker of a bifurcation. The results of calculation of eigenvalues and numerical analysis indicate the occurrence of bifurcation of predator prey system with two predator when the mortality rate of predator type I is 0.255 per unit of time and the mortality rate of predator type II is 0.85 per unit time. Keywords : predator-prey system, predator-prey system with two predators, equilibrium point, bifurcation PENDAHULUAN Tikus sawah (Rattus argentiventer) merupakan salah satu spesies hewan pengerat yang mengganggu aktivitas manusia terutama petani. Menurut Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, tikus sawah merupakan hama utama penyebab kerusakan padi di Indonesia yang dapat menyebabkan kerusakan pada tanaman padi dari mulai persemaian sampai panen, bahkan sampai penyimpanan. Hama tikus sangat sulit dikendalikan karena tikus memiliki daya adaptasi, mobilitas, kemampuan untuk berkembang biak yang sangat tinggi. Namun, tikus juga mempunyai musuh alami yang ular jali atau ular koros (Ptyas korros) burung hantu serak jawa (Tyto alba javanica). Ular jali sering ditemukan di sawah-sawah, kebun, pekarangan, terutama dekat dengan tepi sungai. Mangsa utamanya adalah hewan pengerat, terutama tikus, segkan burung hantu merupakan hewan nokturnal yang aktif pada malam hari. Burung hantu juga merupakan jenis hewan pemangsa tikus. Salah satu spesies burung hantu adalah burung hantu serak jawa (Tyto alba javanica) yang mempunyai karakteristik khusus

2 mempunyai laju metabolisme yang lebih tinggi, sehingga membutuhkan banyak makanan. Tikus, ular jali, burung hantu merupakan tiga spesies yang dapat saling berinteraksi. Kehadiran burung hantu yang merupakan musuh alami tikus ular jali akan berpengaruh terhadap keberadaan tikus ular jali karena burung hantu akan memangsa tikus ular jali, segkan kehadiran ular jali juga akan berpengaruh terhadap keberadaan tikus karena ular jali akan memangsa tikus sehingga setiap spesies saling memberikan pengaruh. Dengan demikian, interaksi pada tikus, ular jali, burung hantu dapat dirumuskan ke dalam model predator-prey. Model predator-prey diperkenalkan oleh Lotka pada tahun 1925 Volterra pada tahun 1926, sehingga model predator-prey sering disebut juga model Lotka-Volterra (Boyce Diprima, 2009:534). Interaksi antara tikus, ular sawah, burung hantu dapat dirumuskan ke dalam model predator-prey dengan tikus sebagai prey, segkan ular sawah sebagai predator sekaligus prey burung hantu sebagai predator. Interaksi antara dua spesies predator dengan prey ini dapat dirumuskan ke dalam model matematis yang disebut model matematis sistem predator-prey dengan dua predator. Model matematis sistem predator-prey dengan dua predator memiliki beberapa parameter, sehingga sistem predator-prey dengan dua predator memiliki kemungkinan terjadinya perubahan kestabilan titik (keseimbangan) atau yang sering disebut bifurkasi apabila parameternya divariasikan. KAJIAN PUSTAKA Definisi 1 (Anton, 1995 : 277) Jika merupakan matriks yang berukuran, maka vektor taknol di dalam dinamakan vektor eigen dari jika memenuhi persamaan dengan adalah suatu skalar. Skalar dinamakan nilai eigen (eigenvalue) dari dikatakan vektor eigen (eigenvector) yang bersesuaian dengan. Nilai eigen dari matriks yang berukuran diperoleh dari atau dapat ditulis sebagai. Persamaan tersebut secara ekuivalen dapat ditulis kembali menjadi dengan adalah matriks identitas. Persamaan (1) mempunyai penyelesaian taktrivial jika hanya jika Persamaan (2) dinamakan persamaan karakteristik dari matriks. Definisi 2.6 (Perko, 2001:102) Titik merupakan titik dari sistem jika ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. Model Predator-Prey dengan Dua Predator Populasi prey dipengaruhi oleh tingkat kelahiran, tingkat kematian karena persaingan dengan sesama jenis, tingkat kematian karena dimangsa oleh predator jenis I maupun predator jenis II. Populasi predator jenis I dipengaruhi oleh oleh tingkat kematian karena tidak aya prey, tingkat kematian karena dimangsa oleh predator jenis II, bertambah karena aya prey. Populasi predator jenis II dipengaruhi oleh tingkat kematian karena tidak aya prey maupun predator jenis I bertambah karena aya prey maupun predator jenis I. Pada model ini populasi dibagi menjadi tiga kelompok, satu kelompok

3 prey dua kelompok predator. Model predatorprey dengan dua predator ditulis sebagai berikut. dengan adalah populasi prey, adalah populasi predator jenis I, adalah populasi predator jenis II. Diberikan definisi parameter yang digunakan pada sistem (3) pada tabel berikut. Tabel 1 Definisi Parameter Parameter Definisi Syarat Laju kelahiran prey per satuan waktu. Laju kematian alami predator jenis I per satuan waktu. Laju kematian alami predator jenis II per satuan waktu. antara prey dengan sesama jenisnya per satuan waktu. antara prey dengan predator jenis I per satuan waktu. Interaksi yang dimaksud prey akan dimangsa oleh predator jenis I. antara prey dengan predator jenis II per satuan waktu. Interaksi yang dimaksud prey akan dimangsa oleh predator jenis II. antara predator jenis I dengan prey per satuan waktu. Interaksi yang dimaksud predator jenis I akan memangsa prey. antara predator jenis I dengan predator jenis II per satuan waktu. Interaksi yang dimaksud predator jenis I akan dimangsa oleh predator jenis II. antara predator jenis II dengan prey per satuan waktu. Interaksi yang dimaksud predator jenis II akan memangsa prey. antara predator jenis II dengan predator jenis I per satuan waktu. Interaksi yang dimaksud predator jenis II akan memangsa predator jenis I. B. Sistem dengan Dua Parameter Bebas Beberapa parameter pada sistem (3) akan dibuat bernilai tetap (fixed) sehingga hanya tersisa dua parameter bebas. Penentuan berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh M. Rafikov, J.M. Balthazar, H.F. von Bremen tentang sistem predator-prey diberikan nilai-nilai parameter pada tabel berikut.

4 3. ( ) keadaan Tabel 2 Nilai parameter pada sistem (3) (M. Rafikov et al, 2008:560) Parameter Nilai Parameter Nilai Parameter Parameter dimana populasi prey predator jenis II ada, sementara predator jenis I tidak ada. 4. keadaan dimana populasi prey ada, sementara predator jenis I predator jenis II tidak ada. 5. ( ) Kemudian akan disubstitusikan nilai parameterparameter yang bersesuaian pada sistem (3), sehingga diperoleh sistem baru sebagai berikut: keadaan dimana populasi prey, predator jenis I, predator jenis II ada. D. Analisis Kestabilan Model Predator-Prey Kestabilan pada setiap titik akan diperiksa sebagai berikut. 1. Kestabilan titik Matriks Jacobian model (4) pada adalah Selanjutnya akan dicari nilai eigen dari Berdasarkan persamaan (2) diperoleh C. Titik Ekuilibrium Model Predator-Prey Berdasarkan Definisi 2, titik diperoleh dari,,. Ada beberapa kemungkinan titik berdasarkan keadaan populasinya. Dari model (4) diperoleh lima titik sebagai berikut. 1., keadaan dimana populasi prey tidak ada, sehingga populasi predator jenis I predator jenis II akan musnah karena tidak ada makanan. 2. ( ) keadaan dimana populasi prey predator jenis I ada, sementara predator jenis II tidak ada. sehingga persamaan karakteristiknya adalah diperoleh nilai eigen,, Karena merupakan parameter yang bernilai positif, maka titik tidak stabil karena. 2. Kestabilan titik Matriks Jacobian model (4) pada adalah Selanjutnya akan dicari nilai eigen dari Berdasarkan persamaan (2) diperoleh sehingga persamaan karakteristiknya adalah

5 ( Matriks Jacobian model (4) pada adalah ) diperoleh nilai eigen Selanjutnya akan dicari nilai eigen dari Berdasarkan persamaan (2) diperoleh Titik stabil jika semua nilai eigennya bernilai negatif, sehingga titik stabil jika. Jika akan didapatkan, segkan jika didapatkan, sehingga dimungkinkan terjadi bifurkasi. 3. Kestabilan titik Matriks Jacobian model (4) pada adalah Selanjutnya akan dicari nilai eigen dari Berdasarkan persamaan (2) diperoleh sehingga persamaan karakteristiknya adalah diperoleh Titik stabil jika semua nilai eigennya bernilai negatif, sehingga titik stabil jika. Jika akan didapat, maka dimungkinkan terjadinya bifurkasi. 5. Kestabilan titik Matriks Jacobian model (4) pada adalah sehingga persamaan karakteristiknya adalah diperoleh nilai eigen dengan Titik stabil jika semua nilai eigennya bernilai negatif, sehingga titik stabil jika. Jika akan didapatkan, segkan jika didapatkan, sehingga dimungkinkan terjadi bifurkasi. 4. Kestabilan titik Nilai eigen diperoleh dari, sehingga Persamaan di atas dapat dimisalkan,,

6 sehingga persamaan karakteristik baru sebagai berikut diperoleh b. Nilai Eigen Vektor Eigen Saat Bifurkasi Matriks Jacobian sistem (5) adalah Dengan menggunakan kriteria Routh Hurwitz diperoleh dengan Linearisasi di titik untuk didapat Berdasarkan kriteria Routh-Hurwitz, titik jika pada kolom pertama setiap entrinya bernilai negatif, dengan syarat,,. Dengan kata lain, kestabilan sistem pada titik tidak dapat ditentukan dengan kriteria Routh-Hurwitz jika ada entri dari kolom pertama tabel Routh- Hurwitz yang bernilai nol, sehingga kestabilan sistem pada titik dapat ditentukan dengan kriteria Routh-Hurwitz jika. E. Transformasi Sistem Untuk melihat kemungkinan terjadinya bifurkasi pada sistem (4) perlu dilakukan transformasi pada sistem tersebut guna mendapatkan bentuk sistem yang lebih sederhana. a. Translasi Parameter Misalkan,,,, dengan,, dengan maka Substitusikan bentuk,,,, ke sistem (4) sehingga diperoleh sistem baru, : Sistem (5) dapat ditulis menjadi [ ] matriks Selanjutnya akan dicari nilai eigen dari Nilai eigen diperoleh dari, sehingga diperoleh,,. Vektor eigen yang bersesuaian dengan,, berturut-turut adalah sebagai berikut:,, c. Pendefinisian Variabel Baru Berdasarkan vektor eigen yang bersesuaian dengan,, dibentuk matriks Invers dari matriks Akan dicari adalah

7 Matriks dapat didefinisikan maka diperoleh Persamaan (10) dapat dibentuk menjadi [ ] [ ] Substitusikan persamaan (10) (11) ke persamaan (7) menghasilkan e. Potret Fase Hasil Transformasi Sistem Dengan menggunakan Maple 15, digambarkan potret fase sistem (12) sebagai berikut. Substitusikan (6) (7) ke persamaan (10) menghasilkan [ ] dengan Gambar 3.1 Potret fase pada d. Persamaan Center Manifold Hasil Transformasi Kestabilan suatu sistem yang memiliki nilai eigen dengan bagian real nol tidak dapat ditentukan melalui sistem hasil linearisasinya. Oleh karena itu, untuk menentukan kestabilan sistem dengan bagian real nol digunakan teori center manifold. Didefinisikan center manifold sebagai Untuk terdapat satu titik. Pada gambar 3.1 terlihat bahwa ketika diambil nilai awal di sekitar solusi akan menuju titik, sehingga titik stabil asimtotik, artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah predator jenis I jenis II menuju kepunahan. Substitusikan persamaan center manifold persamaan (11) kemudian dimisalkan sehingga diperoleh ke

8 nilai awal di sekitar solusi akan menuju titik, artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah predator jenis I jenis II menuju kepunahan. Gambar 3.2 Potret fase pada Untuk terdapat satu titik Pada gambar 3.2 terlihat bahwa ketika diambil nilai awal di sekitar solusi akan menuju titik, sehingga titik stabil asimtotik, artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak, akan menyebabkan jumlah predator jenis I jenis II akan menuju kepunahan. Gambar 3.4 Potret fase pada Gambar 3.4 menunjukkan bahwa untuk hanya terdapat satu titik. Titik stabil asimtotik karena setiap diambil nilai awal di sekitar solusi akan menuju titik, artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah predator jenis I jenis II menuju kepunahan. Gambar 3.3 Potret fase pada Gambar 3.3 menunjukkan bahwa untuk hanya terdapat satu titik. E 2 Titik stabil asimtotik karena setiap diambil Gambar 3.5 Potret fase pada

9 Untuk terdapat dua titik. Pada gambar 3.5 terlihat bahwa ketika diambil nilai awal dekat dengan titik solusi akan mendekati menjauhi, sehingga titik tidak stabil segkan titik stabil asimtotik. Artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah jenis II menuju kepunahan segkan jumlah predator jenis I akan menuju ke, dimana adalah tingkat pertumbuhan maksimum. E 2 Gambar 3.6 Potret fase pada Untuk terdapat dua titik. Pada gambar 3.6 terlihat bahwa ketika diambil nilai awal dekat dengan titik solusi akan mendekati menjauhi, sehingga titik tidak stabil segkan titik stabil asimtotik. Artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah predator jenis II menuju kepunahan segkan jumlah predator jenis I akan menuju ke, dimana adalah tingkat pertumbuhan maksimum. E 2 E 3 Gambar 3.7 Potret fase pada Untuk terdapat tiga titik,,. Pada gambar 3.7 terlihat bahwa ketika diambil nilai awal dekat dengan titik solusi akan mendekati, sehingga titik tidak stabil segkan titik stabil asimtotik. Artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah predator jenis II menuju kepunahan, segkan jumlah predator jenis I akan menuju ke, dimana adalah tingkat pertumbuhan maksimum.

10 E 2 E 2 Gambar 3.8 Potret fase pada Gambar 3.9 Potret fase pada Untuk terdapat dua titik. Pada gambar 3.8 terlihat bahwa ketika diambil nilai awal dekat dengan titik solusi akan mendekati menjauhi, sehingga titik tidak stabil segkan titik stabil asimtotik. Artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah predator jenis I menuju kepunahan, segkan jumlah predator jenis II menuju ke, dimana adalah tingkat pertumbuhan maksimum. Untuk terdapat dua titik. Pada gambar 3.9 terlihat bahwa ketika diambil nilai awal dekat dengan titik solusi akan mendekati menjauhi, sehingga titik tidak stabil segkan titik stabil asimtotik. Artinya setiap predator jenis I terdapat kematian sebanyak setiap predator jenis II terdapat kematian sebanyak akan menyebabkan jumlah predator jenis I menuju kepunahan, segkan jumlah predator jenis II menuju ke, dimana adalah tingkat pertumbuhan maksimum. Berdasarkan potret fase tersebut di atas, kemudian diberikan tabel titik kestabilan masing-masing titik sistem (12) sebagai berikut.

11 Tabel 2 Titik Ekulibrium Sistem (12) Kestabilannya Ada tiga Ada dua Ada dua titik titik titik tidak stabil, segkan stabil asimtotik. tidak stabil, stabil asimtotik tidak stabil, stabil asimtotik. Ada dua Ada satu Ada satu titik titik titik, tidak stabil, stabil. yang stabil asimtotik,. yang stabil asimtotik,. Ada dua Ada satu Ada satu titik titik titik tidak stabil, yang stabil asimtotik,. yang stabil asimtotik,. stabil asimtotik. Berdasarkan Tabel 2 analisis secara numerik dengan melihat potret fase, bifurkasi yang terjadi sistem (12) aya perubahan banyaknya titik perubahan kestabilan titik. Bifurkasi yang terjadi tidak dapat ditentukan nama bifurkasinya karena perilaku sistem (12) tidak sama dengan perilaku sistem yang mengalami bifurkasi saddle-nodes, transkritikal, pitchfork, maupun bifurkasi hopf. Bifurkasi saddle-nodes terjadi jika untuk nilai parameter tertentu sistem tidak mempunyai titik segkan untuk nilai parameter yang lain terdapat dua titik dimana satu titik stabil titik yang lain tidak stabil, sehingga bifurkasi yang terjadi pada sistem (12) jika salah satu parameternya divariasikan bukan merupakan bifurkasi saddlenodes karena berdasarkan Tabel 2 sistem selalu memiliki titik untuk setiap nilai parameter. Kemudian bifurkasi transkritikal terjadi jika terdapat pertukaran kestabilan, dari titik stabil menjadi titik tidak stabil sebaliknya, sehingga bifurkasi yang terjadi pada sistem (12) jika salah satu parameternya divariasikan bukan merupakan bifurkasi transkritikal karena berdasarkan Tabel 2 tidak terdapat pertukaran kestabilan pada sistem. Bifurkasi pitchfork dibagi menjadi dua, : bifurkasi pitchfork superkritical bifurkasi pitchfork subkritical. Bifurkasi pitchfork superkritical terjadi jika satu titik tetap stabil berubah menjadi dua titik tetap stabil satu titik tetap tak stabil, bifurkasi pitchfork subkritical terjadi jika satu titik tetap stabil dua titik tetap tak-stabil berubah menjadi satu titik tetap tak-stabil. Dengan kata lain, bifurkasi yang terjadi pada sistem (12) jika salah satu parameternya divariasikan bukan merupakan bifurkasi pitchfork karena berdasarkan Tabel 2 untuk nilai parameter tertentu sistem memiliki dua titik tidak stabil satu titik stabil berubah menjadi

12 satu titik stabil satu titik tidak stabil. Bifurkasi hopf terjadi jika terdapat orbit periodik pada strutur orbitnya, sehingga bifurkasi yang terjadi pada sistem (12) jika salah satu parameternya divariasikan bukan merupakan bifurkasi hopf karena berdasarkan potret fase tidak terdapat orbit periodik. KESIMPULAN Berdasarkan analisis pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut. 1. Model matematis predator-prey dengan dua predator mempunyai lima titik dimana keberadaan tiga di antaranya bergantung pada laju kematian kedua jenis predator, segkan dua titik yang lain tidak bergantung pada laju kematian kedua jenis predator. 2. Bifurkasi yang terjadi pada model matematis predator-prey dengan dua predator ditandai aya perubahan banyaknya titik perubahan kestabilan titik, namun tidak dapat ditentukan nama bifurkasinya. DAFTAR PUSTAKA Anton, Howard. (1995). Aljabar Linear Elementer. 5 th Edition. (Alih bahasa: Pantur Silaban, Ph.D). Jakarta: Erlangga. Boyce, William E. & Diprima, Richard C. 2009. Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems. 9 th Edition. USA:John Wiley & Sons Perko, Lawrence. (2001). Differential Equations and Dynamical Systems. 3 rd Edition. New York: Springer-Verlag. Rafikov, M., Balthazar, J.M., von Bremen, H.F. Mathematical Modeling and Control of Population System: Application in Biological Pest Control. Applied Mathematics and Computation (Nomor 200 tahun 2008) Hlm. 557-573