Penggunaan Aturan Trapezoidal (Aturan Trapesium), dan Aturan Simpson Sebagai Hampiran Dalam Integral Tentu

dokumen-dokumen yang mirip
PERBANDINGAN BEBERAPA METODE NUMERIK DALAM MENGHITUNG NILAI PI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Suatu integral dapat diselesaikan dengan 2 cara, yaitu secara analitik dan

MA3231 Analisis Real

Integral Tak Tentu. Modul 1 PENDAHULUAN

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia.

BAB II PENGANTAR SOLUSI PERSOALAN FISIKA MENURUT PENDEKATAN ANALITIK DAN NUMERIK

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN (SAP)

Matematika I: APLIKASI TURUNAN. Dadang Amir Hamzah. Dadang Amir Hamzah Matematika I Semester I / 70

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

CNH2B4 / KOMPUTASI NUMERIK

Hendra Gunawan. 11 Oktober 2013

Implementasi Metode Jumlah Riemann untuk Mendekati Luas Daerah di Bawah Kurva Suatu Fungsi Polinom dengan Divide and Conquer

Aplikasi Aljabar Lanjar pada Metode Numerik

Catatan Kuliah KALKULUS II BAB V. INTEGRAL

KAIDAH SIMPSON 3/8 DAN INTEGRASI NUMERIK. Kelompok 6

INTEGRASI NUMERIK DENGAN METODE KUADRATUR GAUSS-LEGENDRE MENGGUNAKAN PENDEKATAN INTERPOLASI HERMITE DAN POLINOMIAL LEGENDRE

Kelompok Mata Kuliah : MKU Program Studi/Program : Pendidikan Teknik Elektro/S1 Status Mata Kuliah : Wajib Prasyarat : - : Aip Saripudin, M.T.

GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP) Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan Metode Media/ Alat

BAB I PENDAHULUAN. Tahap-tahap memecahkan masalah dengan metode numeric : 1. Pemodelan 2. Penyederhanaan model 3.

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia.

Penggunaan Turunan, Integral, dan Penggunaan Integral.

Pembahasan Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN)

Penerapan Integrasi Numerik pada Medan Magnet karena Arus Listrik

ISBN. PT SINAR BARU ALGENSINDO

Kelompok Mata Kuliah : MKU Program Studi/Program : Teknik Tenaga Elektrik/S1 Status Mata Kuliah : Wajib Prasyarat : - : Aip Saripudin, M.T.

METODE NUMERIK 3SKS-TEKNIK INFORMATIKA-S1. Mohamad Sidiq PERTEMUAN-1

Analisis Numerik Integral Lipat Dua Fungsi Trigonometri Menggunakan Metode Romberg

METODE GARIS SINGGUNG DALAM MENENTUKAN HAMPIRAN INTEGRAL TENTU SUATU FUNGSI PADA SELANG TERTUTUP [, ]

Konsep Deret & Jenis-jenis Galat

a home base to excellence Mata Kuliah : Kalkulus Kode : TSP 102 Pengantar Kalkulus Pertemuan - 1

Galat & Analisisnya. FTI-Universitas Yarsi

Respect, Professionalism, & Entrepreneurship. Pengantar Kalkulus. Pertemuan - 1

Media Pembelajaran Integrasi Numerik Dengan Metode Kuadratur Gauss

Kalkulus II. Institut Teknologi Kalimantan

BAB I PENDAHULUAN. analitik, misalnya persamaan berikut sin x 7. = 0, akan tetapi dapat

Lampiran 2 LEMBAR KERJA KELOMPOK MAHASISWA 1

DIKTAT PRAKTIKUM METODE NUMERIK

SILABUS. Deskripsi Mata Kuliah : Merupakan lanjutan dari kalkulus-2 yang menitikberatkan pada pemahaman dan penguasaan konsep dan aplikasi integral

ANALISIS VARIABEL REAL 2

Hendra Gunawan. 8 November 2013

Persamaan Diferensial

BAB I VEKTOR DALAM BIDANG

MODEL PBI UNTUK MENGEMBANGKAN PEMAHAMAN MAHASISWA DALAM MEMECAHKAN MASALAH TENTANG INTEGRAL TENTU. Usman

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

PERBANDINGAN SOLUSI NUMERIK INTEGRAL LIPAT DUA PADA FUNGSI FUZZY DENGAN METODE ROMBERG DAN SIMULASI MONTE CARLO

UNIVERSITAS BINA NUSANTARA

Pembahasan Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN)

INTISARI KALKULUS 2. Penyusun: Drs. Warsoma Djohan M.Si. Open Source. Not For Commercial Use

POKOK BAHASAN. Matematika Lanjut 2 Sistem Informasi

PERBANDINGAN METODE GAUSS-LEGENDRE, GAUSS-LOBATTO DAN GAUSS- KRONROD PADA INTEGRASI NUMERIK FUNGSI EKSPONENSIAL

SATUAN ACARA PERKULIAHAN JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA ITP

Triyana Muliawati, S.Si., M.Si.

MACLAURIN S SERIES. Ghifari Eka

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER

Matematika Teknik I. Prasyarat : Kalkulus I, Kalkulus II, Aljabar Vektor & Kompleks

Konsep Dasar Perhitungan Numerik

BAB 1 PENDAHULUAN. khususnya matematika rekayasa, yang menggunakan bilangan untuk menirukan proses

Pertemuan Minggu ke Bidang Singgung, Hampiran 2. Maksimum dan Minimum 3. Metode Lagrange

PEMROGRAMAN DAN METODE NUMERIK Semester 2/ 2 sks/ MFF 1024

BAB II LANDASAN TEORI

INTISARI KALKULUS 2. Penyusun: Drs. Warsoma Djohan M.Si. Open Source. Not For Commercial Use

MA1201 KALKULUS 2A Do maths and you see the world

Kalkulus Multivariabel I

BAB I PENDAHULUAN. masalah dan menafsirkan solusi dari permasalahan yang ada. Tanpa

MA1201 KALKULUS 2A (Kelas 10) Bab 8: Bentuk Tak Tentu d

RPS MATA KULIAH KALKULUS 1B

TERAPAN INTEGRAL. Bogor, Departemen Matematika FMIPA IPB. (Departemen Matematika FMIPA IPB) Kalkulus I Bogor, / 22

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

Kalkulus 2. Teknik Pengintegralan ke - 1. Tim Pengajar Kalkulus ITK. Institut Teknologi Kalimantan. Januari 2018

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER (RPS)

1) Untuk menentukan ketepatan (accuracy) hasil penghitungan numerik. 2) Untuk membuat kriteria stop pada

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN

Sas Wahid H. Bogor, 07 Agustus 2012 PLOT FUNGSI

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER (RPS)

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER

TINJAUAN PUSTAKA. Distribusi Weibull adalah distribusi yang paling banyak digunakan untuk waktu

KALKULUS MULTIVARIABEL II

BAB II KAJIAN PUSTAKA

RANCANGAN KEGIATAN PEMBELAJARAN MATA KULIAH MATEMATIKA LANJUT 203H1204. Dosen Pengampu Prof. Dr. Syamsuddin Toaha, M.Sc. Naimah Aris, S.Si, M.Math.

II. LANDASAN TEORI ( ) =

DASAR-DASAR ANALISIS MATEMATIKA

Kalkulus 2. Teknik Pengintegralan ke - 3. Tim Pengajar Kalkulus ITK. Institut Teknologi Kalimantan. Januari 2018

II. TINJAUAN PUSTAKA

MUNGKINKAH MELAKUKAN PERUMUMAN LAIN ATURAN SIMPSON 3/8. Supriadi Putra & M. Imran

LUAS DAERAH, TITIK BERAT DAN MOMEN INERSIA POLAR KARDIODA DENGAN INTEGRAL NUMERIK METODE TRAPESIUM & METODE SIMPSON

Ringkasan Kalkulus 2, Untuk dipakai di ITB 1

Kalkulus Multivariabel I

Perhitungan Integral Lipat menggunakan Metode Monte Carlo

SILABUS DAN KONTRAK BELAJAR: MATEMATIKA DASAR. Arum Handini Primandari, M.Sc.

METODE NEWTON-COTES TERBUKA BERDASARKAN TURUNAN ABSTRACT

Kunci Jawaban Quis 1 (Bab 1,2 dan 3) tipe 1

Catatan Kuliah. Komputasi Geofisika. Sayahdin Alfat

BAB II LANDASAN TEORI

METODE NUMERIK. MODUL 1 Galat dalam Komputasi Numerik 1. Zuhair Jurusan Teknik Informatika Universitas Mercu Buana Jakarta 2008 年 09 月 21 日 ( 日 )

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

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER GLOBAL INFORMATIKA MDP

APLIKASI INTEGRAL DALAM MENGHITUNG BANYAK POLUTAN YANG MASUK KE DALAM EKOSISTEM

BAB I DERIVATIF (TURUNAN)

Transkripsi:

Penggunaan Aturan Trapezoidal (Aturan Trapesium), dan Aturan Simpson Sebagai Hampiran Dalam Integral Tentu Fendi Al Fauzi 15 Desember 1 1 Pengantar Persoalan yang melibatkan integral dalam kalkulus ada kalanya tidak hanya persoalan yang mudah-mudah saja. Untuk fungsi-fungsi yang rumit adakala nya kita akan kesulitan dalam mengintegralkannya. Sebagai contoh 1 e x dx, sin(x) x dx, 1 1 cos(x)dx sangat sulit kita integralkan. Bahkan dengan menerapkan teorema Fundamental Kalkulus dasar Kedua kita mungkin akan kerepotan dengan fungsi-fungsi diatas. Padahal integral pertama sangat penting dalam bidang statistika dan integral kedua sangat penting dalam bidang optik. Akan tetapi bukan berarti integral tersebut tidak dapat kita selesaikan. Penyelesaian integral diatas adalah dengan menggunakan solusi hampiran berupa pengintegralan secara numerik. Jika yang kita bahas adalah pengintegralan secara numerik, maka hasilnya akan berupa angka. Solusi dalam pengintegralan numerik akan berupa hampiran. Namanya hampiran berarti akan ada error (galat). Namun semua kesalahan (galat) dapat kita kontrol untuk mendapatkan hasil yang mendekati nilai eksak. Aturan Trapezoidal (Aturan Trapesium) Pada kesempatan kali ini saya ingin membahas tentang aturan Trapesium. Jika pada kuliah kalkulus kita sudah menghampiri integral dengan aturan integral Rie- 1

mann, maka sekarang kita akan mencoba dengan aturan trapezoidal. Pada aturan ini, fungsi f(x) pada [a, b] dibagi dalam beberapa selang (n). Perhatikan gambar berikut: Kita tahu bahwa integral dari suatu fungsi adalah luas daerah pada fungsi tersebut yang dibatasi oleh selang pengintegralan. Gambar diatas menunjukkan bahwa fungsi f(x) di hampiri dengan luasan trapesium. Jadi menghitung integral fungsi f(x) dengan batas [a, b] adalah jumlah dari luas trapesium. Kita juga ketahui bahwa rumus dari luas trapesium adalah L = h (c + d). Rumus luas ini akan membantu kita untuk mencari luas pada gambar pertama. Karena a = x dan b = x n maka luas sebuah trapesium pada gambar diatas adalah A i = h (f(x i 1) + f(x i )) Untuk lebih akurat, maka kita harus memperbanyak trapesium dalam fungsi tersebut sehingga luas seluruhnya adalah A total = A 1 + A + + A n

Dengan A 1 = h (f(x ) + f(x 1 )) A = h (f(x 1) + f(x )). A n = h (f(x n 1) + f(x n )) Sehingga kita dapat menyimpulkan bahwa b a b a f(x)dx = A 1 + A + + A n f(x)dx = h (f(x ) + f(x 1 )) + h (f(x 1) + f(x )) + + h (f(x n 1) + f(x n )) Sehingga hasil diatas dapat kita sederhanakan menjadi b a f(x)dx h [f(x ) + f(x 1 ) + f(x ) + + f(x n 1 ) + f(x n )] h [ f(x ) + n 1 i=1 f(x i ) + f(x n ) Dengan h = b a n Sekarang kita akan menguji coba aturan ini dengan integral yang kita ketahui nilai eksaknya. 1. Dengan menggunakan aturan Trapezoidal dengan n = 8 hampirilah nilai x dx ] Penyelesaian: Karena n = 8, maka h = 8 = 1 4 =, 5 3

i x i f(x i ) c i c i f(x i ) 1 1,5,65,15,5,5,5 3,75,565 1,15 4 1, 1, 5 1,5 1,565 3,15 6 1,5,5 4,5 7 1,75 3,65 6,15 8, 4, 1 4 Jumlah 1,5 Jadi x dx =, 5 (1, 5) =, 15 (1, 5) =, 6875 Jika kita bandingkan dengan nilai eksaknya yaitu x dx = x3 3 = 8 3 =, 666666667 Kesalahan pada aturan Trapezoidal E n dinyatakan dengan E n = (b a)3 f (c) 1n dengan c adalah suatu titik tengah diantara a dan b. Jika dibandingkan dengan nilai eksaknya maka masih terdapat perbedaan yang cukup signikan. Sehingga kita akan mencoba beralih pada aturan selanjutnya. 4

3 Modikasi Aturan Trapezoidal Aturan Trapezoidal diatas dapat dimodikasi sebagai berikut. b a f(x)dx T [f (b) f (a)] h 1 h [f(x ) + f(x 1 ) + f(x ) + + f(x n 1 ) + f(x n )] [f (b) f (a)] h 1 Sekarang kita akan mencoba mengaplikasikannya dalam contoh diatas. 1. Dengan menggunakan aturan Trapezoidal yang dimodikasi dengan n = 8 hampirilah nilai Penyelesaian: Karena n = 8, maka h = 8 = 1 4 =, 5 x dx i x i f(x i ) c i c i f(x i ) 1 1,5,65,15,5,5,5 3,75,565 1,15 4 1, 1, 5 1,5 1,565 3,15 6 1,5,5 4,5 7 1,75 3,65 6,15 8, 4, 1 4 Jumlah 1,5 Jadi T =, 5 (1, 5) =, 15 (1, 5) T =, 6875 Selanjutnya f (x) = x f () = dan f () = 4 maka [f (b) f (a)] h 1 = (4 )(, 5) 1 = 4(, 65) 1 =, 833 5

Sehingga x dx, 6875, 833, 666667 hasilnya sama dengan nilai eksak. 4 Aturan Simpson (Parabolik) Jika pada aturan Trapezoidal, kurva f(x) dihampiri dengan ruas-ruas garis. Kali ini kita akan mencoba menghampirinya dengan ruas-ruas parabola dengan partisi (pembagian) selang [a, b] menjadi n subselang dengan panjang h = (b a). Akan teta- n pi pada hampiran kali ini n haruslah bilangan genap. Kemudian kita mencocokkan ruas-ruas parabola dengan titik-titik yang ada di dekatnya. perhatikan gambar. Dengan menggunakan rumus luas sebagai berikut 6

maka akan menuntun kita pada sebuah hampiran yang disebut Aturan Barabolic (Parabolic Rule). Aturan ini disebut juga Aturan Simpson berdasarkan nama ahli matematikawan Inggris, Thomas Simpson (171-1761). b a f(x)dx h 3 [f(x ) + 4f(x 1 ) + f(x ) + + f(x n ) + 4f(x n 1 ) + f(x n )]. Dengan menggunakan aturan Parabolic dengan n = 8 hampirilah nilai x dx Penyelesaian: Karena n = 8, maka h = 8 = 1 4 =, 5 i x i f(x i ) c i c i f(x i ) 1 1,5,65 4,5,5,5,5 3,75,565 4,5 4 1, 1, 5 1,5 1,565 4 6,5 6 1,5,5 4,5 7 1,75 3,65 4 1,5 8, 4, 1 4 Jumlah 3 Jadi, 1 x dx, 5 3 (3), 83333333(3), 666666667 Luar biasa. Hasilnya sama dengan nilai eksak. Kesalahan pada aturan Parabolik adalah E n = (b a)5 18n f (4) (c) 4 dengan f (4) (x) adalah turunan keempat dan c adalah suatu titik tengah diantara a dan b. 7

Dari kesalahan diatas dapat kita simpulkan bahwa jika turunan keempat dari fungsi f(x) bernilai maka kita akan mendapatkan nilai eksak. 5 Contoh Soal Terapan Setelah kita mempelajari kedua metode diatas maka kini saatnya kita aplikasikan dalam memecahkan masalah integral. 1. Gunakan aturan Trapezoidal dan aturan Parabolik untuk menghampiri luas daerah di pinggir danau seperti pada gambar berikut. digunakan adalah kaki (feet). Dengan satuan yang Penyelesaian : Dengan aturan trapezoidal mudah saja kita mendapatkan hampiran luas danau tersebut. A h [f(x ) + f(x 1 ) + f(x ) + + f(x n 1 ) + f(x n )] 1 [75 + (71) + (6) + (45) + (45) + (5) + (57) + (6) + 59] 5 [914] A 457 Jadi, Dengan menggunakan aturan Trapezoidal Luas Danau tersebut adalah 457 kaki Dengan aturan Parabolik kita dapatkan 8

A h 3 [f(x ) + 4f(x 1 ) + f(x ) + + f(x n ) + 4f(x n 1 ) + f(x n )] 1 [75 + 4(71) + (6) + 4(45) + (45) + 4(5) + (57) + 4(6) + 59] 3 1 3 (137) 4566, 66667 Jadi, Dengan menggunakan aturan Parabolik Luas Danau tersebut adalah 4566,6667 kaki. Gunakan aturan Parabolik untuk menghampiri jumlah air yang diperlukan untuk mengisi kolam renang yang mempunyai bentuk seperti pada gambar dibawah. dengan kedalaman 6 kaki. Satuan yang digunakan adalah kaki. Penyelesaian: Dengan aturan Parabolik kita dapatkan A h 3 [f(x ) + 4f(x 1 ) + f(x ) + + f(x n ) + 4f(x n 1 ) + f(x n )] 3 [3 + 4(4) + (3) + 4(1) + (18) + 4(15) + (1) + 4(11) + (1) + 4(8) + ] 3 465 Luas kolam renang tersebut adalah 465 kaki. untuk mengisi kolam tersebut adalah Jumlah air yang diperlukan V = L kolam kedalaman V = 465 6 = 79 9

jadi, Jumlah air yang diperlukan untuk mengisi kolam tersebut adalah 79 kaki 3 Sumber : 1. Purcell, Varberg, Rigdon. 7. Calculus 9 th. Prentice Hall. 1