SEBUAH TELAAH ELIPS DAN LINGKARAN MELALUI SEBUAH PENDEKATAN ALJABAR MATRIKS

dokumen-dokumen yang mirip
Pengertian. Transformasi geometric transformation. koordinat dari objek Transformasi dasar: Translasi Rotasi Penskalaan

Bagian 2 Matriks dan Determinan

Eigen value & Eigen vektor

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PEMBELAJARAN

1 Mengapa Perlu Belajar Geometri Daftar Pustaka... 1

Transformasi Geometri Sederhana

Transformasi Geometri Sederhana. Farah Zakiyah Rahmanti 2014

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. tegak, perlu diketahui tentang materi-materi sebagai berikut.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

MENENTUKAN PERPANGKATAN MATRIKS TANPA MENGGUNAKAN EIGENVALUE

Perluasan Teorema Cayley-Hamilton pada Matriks

IKIP BUDI UTOMO MALANG. Analytic Geometry TEXT BOOK. Alfiani Athma Putri Rosyadi, M.Pd

Edisi Juni 2011 Volume V No. 1-2 ISSN SIFAT-SIFAT RUANG HASIL KALI DALAM-n KOMPLEKS

MODUL V EIGENVALUE DAN EIGENVEKTOR

Interpretasi Geometri Dari Sebuah Determinan

MATEMATIKA INFORMATIKA 2 TEKNIK INFORMATIKA UNIVERSITAS GUNADARMA FENI ANDRIANI

PROYEKSI GEOMETRI FUZZY PADA RUANG

ALJABAR LINEAR ELEMENTER

Matriks - 1: Beberapa Definisi Dasar Latihan Aljabar Matriks

DIAGONALISASI MATRIKS HILBERT

BAB II KAJIAN PUSTAKA. operasi matriks, determinan dan invers matriks), aljabar max-plus, matriks atas

ALJABAR LINIER MAYDA WARUNI K, ST, MT ALJABAR LINIER (I)

DESKRIPSI PEMELAJARAN - MATEMATIKA

Representasi Matriks dan Transformasi Lanjar dalam Gerakan Contra Dance

PEMETAAN STANDAR ISI (SK-KD)

BAB 21 TRANSFORMASI GEOMETRI 1. TRANSLASI ( PERGESERAN) Contoh : Latihan 1.

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

BAB II LANDASAN TEORI

2. Memahami dan mampu menyelesaikan Permasalahan yang berkaitan dengan vektor di Ruang Tiga, yaitu Persamaan Bidang

Operasi Eliminasi Gauss. Eliminasi Gauss adalah suatu cara mengoperasikan nilai-nilai di dalam

Matematika Proyek Perintis I Tahun 1979

Materi Aljabar Linear Lanjut

4. SISTEM PERSAMAAN DAN PERTIDAKSAMAAN

MENGHITUNG DETERMINAN MATRIKS MENGGUNAKAN METODE SALIHU

MASALAH NILAI EIGEN DAN VEKTOR EIGEN YANG DIPERUMUM MATRIKS ATAS ALJABAR MAKS-PLUS

SOLUSI NON NEGATIF PARSIAL SISTEM PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER ORDE SATU

DURASI PEMELAJARAN KURIKULUM SMK EDISI 2004

JMP : Volume 1 Nomor 1, April 2009 KETAKSAMAAN CAUCHY SCHWARZ PADA RUANG HASIL KALI DALAM-2

Ruang Norm-n Berdimensi Hingga

SATUAN ACARA PERKULIAHAN MATA KULIAH : ALJABAR LINIER JURUSAN : TEKNIK KOMPUTER JUMLAH SKS : Definisi, Notasi, dan Operasi Vektor 2.

DIAGONALISASI MATRIKS ATAS RING KOMUTATIF DENGAN ELEMEN SATUAN INTISARI

----- Garis dan Bidang di R 2 dan R

Matematika Semester IV

DESKRIPSI PEMELAJARAN

KISI KISI LOMBA KOMPETENSI SISWA SMK TINGKAT PROVINSI JAWA TIMUR 2014

C. y = 2x - 10 D. y = 2x + 10

SIFAT NILAI EIGEN MATRIKS ANTI ADJACENCY DARI GRAF SIMETRIK

MAKALAH ALJABAR LINEAR TRANSFORMASI LINEAR ATAU PEMETAAN LINEAR

TRANSFORMASI GEOMETRI ROTASI BERBANTUAN SOFTWARE GEOGEBRA

5. PERSAMAAN LINIER. 1. Berikut adalah contoh SPL yang terdiri dari 4 persamaan linier dan 3 variabel.

Ruang Vektor Euclid R 2 dan R 3

Euclidean n & Vector Spaces. Matrices & Vector Spaces

BAB III RUANG VEKTOR R 2 DAN R 3. Bab ini membahas pengertian dan operasi vektor-vektor. Selain

SATUAN ACARA PERKULIAHAN MATA KULIAH : ALJABAR LINIER KODE / SKS : IT / 2 SKS

SATUAN ACARA PERKULIAHAN UNIVERSITAS GUNADARMA

Matematika EBTANAS Tahun 1991

MODUL E LEARNING SEKSI -1 MATA KULIAH : ALJABAR LINIER KODE MATA KULIAH : ESA 151 : 5099 : DRA ENDANG SUMARTINAH,MA

GEOMETRI ANALITIK PERTEMUAN2: GARIS LURUS PADA BIDANG KOORDINAT. sofyan mahfudy-iain Mataram 1

syarat tertentu yang diberikan. Atau bisa juga diartikan sebagai lintasan dari sebuah

Aljabar Linear Elementer

Penerapan Transformasi Geometri pada Karya Seni Indonesia

BAB II LANDASAN TEORI. yang biasanya dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut: =

Menentukan Nilai Eigen Tak Dominan Suatu Matriks Definit Negatif Menggunakan Metode Kuasa Invers dengan Shift

BAB I PENDAHULUAN. 3) Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan invers matriks. 4) Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan determinan matriks

OSN Guru Matematika SMA (Olimpiade Sains Nasional)

Aljabar Linear Elementer MA SKS. 07/03/ :21 MA-1223 Aljabar Linear 1

ISTIYANTO.COM. memenuhi persamaan itu adalah B. 4 4 C. 4 1 PERBANDINGAN KISI-KISI UN 2009 DAN 2010 SMA IPA

Pertemuan 4 Aljabar Linear & Matriks

SILABUS. 1 / Silabus Matematika XII-IA. : 1.Menggunakan konsep integral dalam pemecahan masalah. Nilai Karakter

1.1. Definisi, Notasi, dan Operasi Vektor 1.2. Susunan Koordinat Ruang R n 1.3. Vektor di dalam R n 1.4. Persamaan garis lurus dan bidang rata

Aljabar Linear. & Matriks. Evangs Mailoa. Pert. 7-8

Keterkaitan Grup Spesial Uniter dengan Grup Spesial Ortogonal

I PENDAHULUAN II LANDASAN TEORI

MA Analisis dan Aljabar Teori=4 Praktikum=0 II (angka. 17 Juli

MATRIKS JORDAN DAN APLIKASINYA PADA SISTEM LINIER WAKTU DISKRIT. Soleha, Dian Winda Setyawati Jurusan Matematika, FMIPA Institut Teknologi Surabaya

Generalized Inverse Pada Matriks Atas

PENENTUAN JADWAL PRODUKSI PADA SISTEM PRODUKSI TIPE ASSEMBLY DI PERUSAHAAN ROTI GANEP SOLO MENGGUNAKAN ALJABAR MAKS-PLUS

Soal UN 2009 Materi KISI UN 2010 Prediksi UN 2010

SILABUS. tentu. Menentukan integral tentu dengan menggunakan sifat-sifat integral. Menyelesaikan masalah

UN SMA IPA 2013 Matematika

SOAL PM MATEMATIKA SMA NEGERI 29 JAKARTA

MATEMATIKA DASAR TAHUN 1987

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Bab 1 : Skalar dan Vektor

BENTUK-BENTUK IRISAN BIDANG DATAR DENGAN TABUNG DALAM SISTEM KOORDINAT DIMENSI TIGA

22. MATEMATIKA SMA/MA (PROGRAM IPA)

Latihan 7 : Similaritas, Pendiagonalan Matriks, Polinom Matriks

BAB 3 FASILITAS PENGGAMBARAN OBJEK GEOMETRI

Keunggulan Penyelesaian Persamaan Linear dengan Metode Dekomposisi LU dalam Komputerisasi

BUKU DIKTAT ANALISA VARIABEL KOMPLEKS. OLEH : DWI IVAYANA SARI, M.Pd

SILABUS PENGALAMAN BELAJAR ALOKASI WAKTU

ORIENTASI PADA PRA PLOTTING PETA BERSISTEM KOORDINAT LOKAL TERHADAP SISTEM KOORDINAT FIX (TETAP)

Bab 2. Persamaan Parametrik dan Sistim Koordinat Kutub

MATRIKS Nuryanto, ST., MT.

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN NO: 1

DURASI PEMELAJARAN KURIKULUM SMK EDISI 2004

BAB 2 LANDASAN TEORI

MODUL DAN KEUJUDAN BASIS PADA MODUL BEBAS

4. Himpunan penyelesaian dari sistem persamaan linear x + y = 5 dan x - 2y = -4 adalah... A.{ (1, 4) }

BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi:

SEBUAH TELAAH ELIPS DAN LINGKARAN MELALUI SEBUAH PENDEKATAN ALJABAR MATRIKS Rahmat Sagara Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Kebangkitan Nasional Sampoerna School of Education Building Jl. Kapten Tendean No. 88 C. 4th Floor, Jakarta Selatan 12710, Indonesia Phone: +62 21 577 2275 Ext. 7243, Fax: +62 21 577 2276 e-mail: rahmat.sagara@sampoernaeducation.ac.id ABSTRACT In this article, ellipse and circle will be learnt in depth via matrix algebra approach. The discussion of the both is started from their classic definition continued by surveying ellipse in matrix form. During the survey, some properties about ellipse will be explained and also, the procedure in drawing the figures can be obtained geometrically using some aspect in geometry: rotation and translation. At the end of the discussion, the new definition of the figures is deduced. Both of them are defined as a set of points in a plane that are the same distance from a fixed point but in different point of view about the distance. The distance in the definition is derived from different norm definition. The difference lies on the positive definite matrix used in the norm definition. Base on the new definition, we ll have the conclusion that circle is a special type of ellipse. Keywords: circle, distance, ellipse, norm, positive definite matrix PENDAHULUAN Elips dan lingkaran memiliki definisi yang berbeda. Masing-masing didefinisikan sebagai Lingkaran didefinisikan sebagai himpunan semua titik-titik pada bidang datar yang berjarak sama terhadap sebuah titik tertentu. Sebuah titik ini disebut titik pusat dari lingkaran. Elips didefinisikan sebagai himpunan semua titik-titik pada bidang datar yang jumlah jaraknya terhadap dua titik-titik tertentu tetap. Kedua titik-titik ini disebut titik-titik fokus dari elips. Berdasarkan kedua definisi di atas, sebuah lingkaran bisa disebut elips, yakni elips dengan titik-titik fokusnya berimpit dengan titik pusatnya. Misalkan r adalah jarak yang dinyatakan pada definisi yang pertama (dengan kata lain r adalah panjang jari-jari dari lingkaran), t adalah jumlah jarak yang dinyatakan pada definisi kedua, titik-titik fokus dari elips adalah Fc, 0 and Fc, 0 c adalah sebuah bilangan real non-negatif, dan tanpa mengurangi keumuman misalkan titik asal 0,0 adalah titik pusat bagi kedua bangun datar tersebut. Maka bisa ditunjukkan bahwa lingkaran dan elips masing-masing bisa dirumuskan sebagai, (1.1) dan,. (1.2) Pada bidang Kartesius, jika sembarang titik pada kedua bangun datar itu dinamai dengan P, titik potong dengan sumbu-x dinamai dengan A dan A, dan titik potong dengan sumbuy dinamai dengan B dan B maka kedua bangun datar tersebut masing-masing digambarkan seperti Gambar 1 dan Gambar 2. Gambar 1. Lingkaran dengan titik pusat 0,0 dan panjang jari-jari r Gambar 2. Elips dengan titik pusat 0,0 titik-titik fokus F dan serta jumlah jarak titik pada elips ke titik-titik focus.

Rahmat Sagara Pandang Gambar 2 dan misalkan bahwa koordinat dari,, dan berturut-turut adalah, 0,, 0,, 0, dan, 0, dan keduanya adalah bilangan real positif. Jika berimpit dengan, maka akan didapatkan 2 (1.3) dan jika berimpit dengan, maka akan didapatkan. (1.4) dari Persamaan 1.3 dan 1.4 didapatkan. (1.5) Dengan demikian, persamaan elips bisa dituliskan sebagai, 1 (1.6), (1.7) dan keduanya adalah bilangan real positif sebagai mana dipaparkan di atas. bilangan 2 dan 2 masing-masing adalah panjang sumbu mayor dan panjang sumbu minor dari elips. PEMBAHASAN 1. Elips Dalam Pendekatan Aljabar Matriks Misalkan Px, y merupakan sebuah titik pada elips seperti pada Persamaan 1.7. Jelas bahwa akan memenuhi persamaan (2.1) dalam bentuk persamaan matriks, akan memenuhi persamaan: 0 0. (2.2) Pandang Persamaan 2.2. matriks bujur sangkar yang digunakan pada persamaan itu bersifat definit positif karena simetri dan (sesuai dengan diasumsikan sebelumnya bahwa 0 dan 0 yang mengakibatkan dan yang tiada lain adalah) nilai-nilai eigen dari matriks itu bernilai positif. Kemudian karena dan adalah nilai-nilai eigen dari matriks itu, jelas bahwa adalah nilai determinan dari matriks itu. Lebih jauh, bahwa secara umum, matriks bujursangkar yang bisa digunakan dalam persamaan elips tidak hanya matriks diagonal, tetapi semua matriks definit positif. Tentunya dua matriks definit positif yang berbeda akan menghasilkan dua buah elips yang berbeda pula. Dengan demikian, elips bisa dirumuskan sebagai, (2.3) M adalah sebuah matriks definit positif berukuran 2x2 dan adalah determinan dari matriks M. Perumusan ini bisa dijelaskan sebagai Karena M adalah sebuah matriks simetri maka terdapat matriks orthogonal P dan matriks diagonal D sedemikian sehingga M=PDP t, P t adalah matriks transpos dari P. Semua komponen diagonal dari D adalah nilai eigen dari M dan karena M definit positif maka semua komponen diagonal ini positif. Vektor kolom ke-i dari matriks P adalah vektor eigen satuan dari M yang bersesuaian dengan nilai eigen ke-i dari M, yakni komponen diagonal ke-i dari D. Dengan demikian, ekspresi: bisa dituliskan sebagai: dan karena P merupakan matriks orthogonal, didapatkan juga. Dengan demikian Persamaan 2.3 bisa dituliskan sebagai:,, (2.4), (2.5) dan P dan D masing masing matriks orthogonal dan matriks diagonal sedemikian sehingga seperti yang telah dipaparkan sebelumnya. Dari Persamaan 2.4 dan 2.5 terlihat bahwa elips yang dirumuskan pada Persamaan 2.3 adalah hasil transformasi dari elips, dibawah definisi:. (2.6) Lebih dalam, peranan matrks D dan P dalam pembentukan elips dipaparkan sebagai Pandang matriks D dan tulis 0 0. Tanpa mengurangi keumuman asumsikan bahwa, maka elips seperti 2.5 adalah elips 86 Volume 1 No. 2 Mei 2010

Sebuah Telaah Elips dan Lingkaran Melalui Sebuah Pendekatan Aljabar Matriks yang berpusat di 0,0 mempunyai panjang sumbu mayor dan sumbu minor masing-masing adalah 2 dan 2. Hal ini didapat dari analogi Persamaan 2.5 dan Persamaan 1.6 dan pada Persamaan 2.5 bersesuaian dengan dan pada Persamaan 1.6. Sekarang pandang matriks P dan tulis. Karena P adalah matriks ortognal maka yaitu matriks identitas orde 2. Dari persamaan didapat hubungan: didapat sistem persamaan: 1 0 0 1 1 (2.7) 0 (2.8) 1 (2.9) dan dari persamaan ini didapat hubungan: didapat sistem persamaan: 1 0 0 1 1 (2.10) 0 (2.11) 1 (2.12) Dari Persamaan 2.8 dan 2.11 didapatkan 0. (2.13) Pandang Persamaan 2.13 untuk kedua kasus 1. Kasus Jika maka ; dan jika maka berdasarkan Persamaan 2.7 dan 2.9 ( Persamaan 2.10 dan 2.12) didapat bahwa akan tetapi karena maka. Dengan demikian bisa dituliskan bahwa (2.13) dan adalah bilagan real yang memenuhi sifat 1. 2. Kasus Jika maka ; dan jika maka berdasarkan Persamaan 2.7 dan 2.9 ( Persamaan 2.10 dan 2.12) didapat bahwa akan tetapi karena maka. Dengan demikian bisa dituliskan bahwa (2.14) dan adalah bilagan real yang memenuhi sifat 1. Matriks P pada Persamaan 2.13 dan 2.14 keduanya memberikan elips yang sama. Hal ini dijamin oleh fakta 1. Dengan menggunakan matriks P pada Persamaan 2.13, hasil perkalian dari PDP t : 0 0 2. Dengan menggunakan matriks P pada Persamaan 2.14, hasil perkalian dari PDP t : 0 0 Pada kedua kasus di atas bisa dilihat bahwa keduanya memberikan matriks perkalian PDP t yang sama. Selain itu, fenomena ini juga bisa dijelaskan dengan fakta bahwa kelipatan dari suatu vektor Eigen yang bersesuaian dengan suatu nilai Eigen tertentu merupakan sebuah vektor Eigen yang bersesuaian dengan nilai Eigen itu. Dengan demikian, apapun bentuk matriks P yang dipakai, baik pada Persamaan 2.13 maupun pada Persamaan 2.14, tidak akan memberikan elips yang berbeda. Tranformasi yang didefinisikan pada Persamaan 2.6 jika menggunakan matriks P seperti pada Persamaan 2.13 secara geometri bisa ditafsirkan sebagai rotasi sebesar (diukur dalam derajat) dengan sumbu rotasi titik asal 0,0 sedemikian sehingga cos dan sin. Dengan menulis kembali elips pada Persamaan 2.3 dan ganti dengan bilangan real positif, maka akan didapatkan elips baru sebagai, (2.15),, (2.16), (2.17) dan dan λ 0 0 λ masing-masing adalah matriks orthogonal dan matriks diagonal sehingga. Jurnal CAUCHY ISSN: 2086-0382 87

Rahmat Sagara Sembarang titik, pada elips akan memenuhi: yang ekivalen dengan λ 0 0 λ 1. (2.18) Bisa dilihat bahwa Persamaan 2.18 serupa dengan ekspresi yang dipenuhi titik-titik pada elips seperti pada Persamaan 1.6. Dengan demikian, analogi dengan elips E pada Persamaan 1.6 ( dan pada persamaan 1.6 masingmasing bersesuaian dengan dan pada persamaan 2.6), adalah elips yang berpusat di 0,0, panjang sumbu mayor 2, panjang sumbu minor 2 dan titik-titik fokus, 0 and, 0. Hal khusus pada Persamaan 2.18, jika nilai Eigen the Eigen, maka persamaan 2.18 akan menjadi: (2.19) dan persamaan ini serupa dengan ekspresi yang dipenuhi oleh titik-titik pada lingkaran seperti pada Persamaan 1.1. Dengan demikian, pada hal khusus tersebut, elips pada Persamaan 2.17 merupakan sebuah lingkaran dengan pusat di 0,0 dan panjang jari-jari, begitu pula dengan Persamaan 2.15 karena matriks orthogonal P akan berupa matriks identitas yang artinya bahwa lingkaran tersebut dirotasi dengan besar sudut 0, artinya bahwa transformasi ini tidak merubah bentuk awal. 2. Elips Dalam Pendekatan Jarak Untuk sembarang vektor, definisikan sebuah norm dari vektor itu sebagai (3.1) M adalah sebuah matriks definit positif. Dengan norm ini, definisikan pula jarak antara dua titik, dan, sebagai norm dari selisih dua vektor dan sebagai, (3.2) Dengan demikian jarak, dan titik asal 0,0 adalah, (3.3) Berdasarkan definisi jarak pada Persamaan 3.3, bisa dikatakan bahwa elips, adalah merupakan himpunan semua titik-titik yang berjarak sama terhadap titik asal, yakni sebesar. Pusat dari elips bisa diperluas menjadi sembarang titik dengan menggunakan aspek lain dari geometri yaitu translasi. Dengan demikian jika diinginkan bahwa pusat dari elips itu adalah,, maka translasi dari elips harus dilakukan dengan vektor arah translasi sehingga didapat elips, PENUTUP. Misalkan, sebuah titik tertentu dan, titik sembarang di dalam bidang kartesius. Misalkan pula M adalah sebuah matriks definit positif berukuran 2x2 dan sebuah bilangan real positif. Pandang definisi jarak pada Persamaan 3.2 dan sebuah himpunan yang diformulasikan sebagai maka: 1. Jika, dan λ 0 0 λ masing-masing adalah matriks orthogonal dan matriks diagonal sehingga, maka adalah sebuah elips dengan: a. titik pusat, b. merupakan hasil transformasi adalah rotasi sebesar (diukur dalam derajat) dengan sumbu rotasi titik asal 88 Volume 1 No. 2 Mei 2010

Sebuah Telaah Elips dan Lingkaran Melalui Sebuah Pendekatan Aljabar Matriks 2. Jika 0,0 sedemikian sehingga cos dan sin, adalah translasi dengan arah vektor translasi dan, 1 adalah elips yang berpusat di 0,0, panjang sumbu mayor 2, panjang sumbu minor 2 dan titik-titik fokus, 0 and, 0. λ 0 0 λ, maka adalah sebuah lingkaran dengan: a. titik pusat, b. panjang jari-jari, 3. Jika 1 0 0 1, maka adalah sebuah lingkaran dengan: a. titik pusat, b. panjang jari-jari Akhirnya, dari penelaahan ini bisa dikemukakan definisi dari elips dan lingkaran sebagai Elips adalah himpunan semua titik-titik pada bidang datar yang berjarak sama terhadap sebuah titik tertentu, jarak yang dimaksud didefinisikan seperti pada persamaan 3.2 dan lingkaran adalah hal khusus dari elips yang mana matriks definit positif yang dipakai dalam definisi jarak itu berupa matriks identitas kelipatannya. DAFTAR PUSTAKA [1] Hogg, R. V., and Craig, A. T., (1978), Introduction to statistical Mathematics, 5 th ed., Prentice-Hall, Inc. [2] Mardia, K. V., Kent, J. T., and Bibby, J. M., (1979) Multivariate analysis, Academic Press. [3] Meyer, C. D., (2000), Matrix Analysis and Applied Linear Algebra, Society for Industrial and Applied Mathematics. [4] Rich, B., and Thomas, C., (2009), Geometry Scauhm s outlines, 4 th ed., McGraw-Hill Companies, Inc. [5] http://en.wikipedia.org/wiki/ellipse Jurnal CAUCHY ISSN: 2086-0382 89