METODE ITERASI KSOR UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR ABSTRACT

dokumen-dokumen yang mirip
PERBANDINGAN METODE GAUSS-SEIDEL PREKONDISI DAN METODE SOR UNTUK MENDAPATKAN SOLUSI SISTEM PERSAMAAN LINEAR. Merintan Afrina S ABSTRACT

METODE GAUSS-SEIDEL PREKONDISI UNTUK MENCARI SOLUSI SISTEM PERSAMAAN LINEAR. Alhumaira Oryza Sativa 1 ABSTRACT ABSTRAK

METODE ITERATIF YANG DIPERCEPAT UNTUK Z-MATRIKS ABSTRACT

METODE ITERASI AOR UNTUK SISTEM PERSAMAAN LINEAR PREKONDISI ABSTRACT

METODE GAUSS-SEIDEL PREKONDISI DENGAN MENGGUNAKAN EKSPANSI NEUMANN ABSTRACT

GENERALISASI METODE GAUSS-SEIDEL UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR ABSTRACT

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR DENGAN GENERALISASI METODE JACOBI

METODE ITERASI JACOBI DAN GAUSS-SEIDEL PREKONDISI UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAN LINEAR DENGAN M-MATRIKS ABSTRACT

METODE ITERASI BARU BERTIPE SECANT DENGAN KEKONVERGENAN SUPER-LINEAR. Rino Martino 1 ABSTRACT

SISTEM PERSAMAAN LINEAR ( BAGIAN II )

MODIFIKASI METODE HOMOTOPY PERTURBASI UNTUK PERSAMAAN NONLINEAR DAN MEMBANDINGKAN DENGAN MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN ABSTRACT

TEKNIK ITERASI VARIASIONAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

SKEMA NUMERIK UNTUK MEMPEROLEH SOLUSI TAKSIRAN DARI KELAS PERSAMAAN INTEGRAL FREDHOLM NONLINEAR JENIS KEDUA. Vanny Restu Aji 1 ABSTRACT

METODE GENERALISASI SIMPSON-NEWTON UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR DENGAN KONVERGENSI KUBIK. Resdianti Marny 1 ABSTRACT

VARIAN METODE HALLEY BEBAS TURUNAN KEDUA DENGAN ORDE KEKONVERGENAN ENAM. Siti Mariana 1 ABSTRACT ABSTRAK

SEBUAH VARIASI BARU METODE NEWTON BERDASARKAN TRAPESIUM KOMPOSIT ABSTRACT

MODIFIKASI METODE CAUCHY DENGAN ORDE KONVERGENSI EMPAT. Masnida Esra Elisabet ABSTRACT

METODE MODIFIKASI NEWTON DENGAN ORDE KONVERGENSI Lely Jusnita 1

FAMILI METODE ITERASI BEBAS TURUNAN DENGAN ORDE KONVERGENSI ENAM. Oktario Anjar Pratama ABSTRACT

MODIFIKASI FAMILI METODE ITERASI MULTI-POINT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Yolla Sarwenda 1, Zulkarnain 2 ABSTRACT

METODE BERTIPE STEFFENSEN SATU LANGKAH DENGAN KONVERGENSI SUPER KUBIK UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Neng Ipa Patimatuzzaroh 1 ABSTRACT

GERSHGORIN DISK FRAGMENT UNTUK MENENTUKAN DAERAH LETAK NILAI EIGEN PADA SUATU MATRIKS. Anggy S. Mandasary 1, Zulkarnain 2 ABSTRACT

METODE ORDE-TINGGI UNTUK MENENTUKAN AKAR DARI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

PENERAPAN TRANSFORMASI SHANK PADA METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

PEMILIHAN KOEFISIEN TERBAIK KUADRATUR KUADRAT TERKECIL DUA TITIK DAN TIGA TITIK. Nurul Ain Farhana 1, Imran M. 2 ABSTRACT

BEBERAPA METODE ITERASI ORDE TIGA DAN ORDE EMPAT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Neli Sulastri 1 ABSTRACT

SOLUSI NUMERIK PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA-FREDHOLM NONLINEAR MENGGUNAKAN FUNGSI BASIS BARU ABSTRACT

KELUARGA METODE LAGUERRE DAN KELAKUAN DINAMIKNYA DALAM MENENTUKAN AKAR GANDA PERSAMAAN NONLINEAR. Een Susilawati 1 ABSTRACT

METODE BERTIPE NEWTON UNTUK AKAR GANDA DENGAN KONVERGENSI KUBIK ABSTRACT

VARIASI METODE CHEBYSHEV DENGAN ORDE KEKONVERGENAN OPTIMAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT ABSTRAK

FAMILI METODE ITERASI DENGAN KEKONVERGENAN ORDE TIGA. Rahmawati ABSTRACT

FAMILI BARU METODE ITERASI BERORDE TIGA UNTUK MENEMUKAN AKAR GANDA PERSAMAAN NONLINEAR. Nurul Khoiromi ABSTRACT

METODE ITERASI BARU BEBAS DERIVATIF UNTUK MENEMUKAN SOLUSI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

METODE CHEBYSHEV-HALLEY DENGAN KEKONVERGENAN ORDE DELAPAN UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Anisa Rizky Apriliana 1 ABSTRACT ABSTRAK

MODIFIKASI METODE NEWTON DENGAN KEKONVERGENAN ORDE EMPAT. Yenni May Sovia 1, Agusni 2 ABSTRACT

KONSTRUKSI SEDERHANA METODE ITERASI BARU ORDE TIGA ABSTRACT

ANALISIS KONVERGENSI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN BARU UNTUK PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA NONLINEAR JENIS KEDUA. Rini Christine Prastika Sitompul 1

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR DENGAN METODE ITERASI

PENDAHULUAN A. Latar Belakang 1. Metode Langsung Metode Langsung Eliminasi Gauss (EGAUSS) Metode Eliminasi Gauss Dekomposisi LU (DECOLU),

METODE ITERASI ORDE EMPAT DAN ORDE LIMA UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Imaddudin ABSTRACT

METODE CHEBYSHEV-HALLEY BEBAS TURUNAN KEDUA UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Ridho Alfarisy 1 ABSTRACT

TEKNIK ITERASI VARIASIONAL DAN BERBAGAI METODE UNTUK PENDEKATAN SOLUSI PERSAMAAN NONLINEAR. Yeni Cahyati 1, Agusni 2 ABSTRACT

METODE ITERASI DUA LANGKAH BEBAS TURUNAN BERDASARKAN INTERPOLASI POLINOMIAL ABSTRACT

Daimah 1. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia.

METODE ITERASI BEBAS TURUNAN BERDASARKAN KOMBINASI KOEFISIEN TAK TENTU DAN FORWARD DIFFERENCE UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

DERET TAYLOR UNTUK METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN ABSTRACT

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

PAM 252 Metode Numerik Bab 3 Sistem Persamaan Linier

DIKTAT PRAKTIKUM METODE NUMERIK

KELUARGA BARU METODE ITERASI BERORDE LIMA UNTUK MENENTUKAN AKAR SEDERHANA PERSAMAAN NONLINEAR. Rio Kurniawan ABSTRACT

METODE BERTIPE STEFFENSEN DENGAN ORDE KONVERGENSI OPTIMAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

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

PERBAIKAN METODE OSTROWSKI UNTUK MENCARI AKAR PERSAMAAN NONLINEAR. Rin Riani ABSTRACT

METODE ITERASI OPTIMAL TANPA TURUNAN BERDASARKAN BEDA TERBAGI ABSTRACT

SOLUSI NUMERIK UNTUK PERSAMAAN INTEGRAL KUADRAT NONLINEAR. Eka Parmila Sari 1, Agusni 2 ABSTRACT

SOLUSI SISTEM PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA LINEAR DENGAN MENGGUNAKAN METODE MATRIKS EULER ABSTRACT

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

PENGGUNAAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN PADA KALKULUS VARIASI ABSTRACT

BAB 4 PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR

METODE ITERASI OPTIMAL BERORDE EMPAT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

METODE ITERASI VARIASIONAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL DAN INTEGRO-DIFERENSIAL VOLTERRA LINEAR DAN NONLINEAR ABSTRACT

Laporan Praktikum 7 Analisis Numerik

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

PENERAPAN SKEMA JACOBI DAN GAUSS SEIDEL PADA PENYELESAIAN NUMERIK PERSAMAAN POISSON

SOLUSI NUMERIK PERSAMAAN INTEGRO-DIFERENSIAL VOLTERRA-FREDHOLM NONLINEAR MENGGUNAKAN FUNGSI TRIANGULAR ABSTRACT ABSTRAK

METODE ITERASI VARIASIONAL HE UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA-FREDHOLM NONLINEAR ABSTRACT ABSTRAK

SOLUSI POLINOMIAL TAYLOR PERSAMAAN DIFERENSIAL-BEDA LINEAR DENGAN KOEFISIEN VARIABEL ABSTRACT

ANALISIS KEKONVERGENAN GLOBAL METODE ITERASI CHEBYSHEV ABSTRACT

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

BAB II LANDASAN TEORI

Syarif Abdullah (G ) Matematika Terapan FMIPA Institut Pertanian Bogor.

MENYELESAIKAN PERMAINAN DENGAN METODE NILAI SHAPLEY ABSTRACT

METODE NEWTON-COTES TERBUKA BERDASARKAN TURUNAN ABSTRACT

PAM 252 Metode Numerik Bab 3 Sistem Persamaan Linier

METODE MULTIGRID UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN POISSON DUA DIMENSI DENGAN METODE BEDA HINGGA ABSTRACT

BAB 4 Sistem Persamaan Linear. Sistem m persamaan linear dalam n variabel LG=C adalah himpunan persamaan linear

METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA JENIS KEDUA. Edo Nugraha Putra ABSTRACT ABSTRAK 1.

MODIFIKASI APROKSIMASI TAYLOR DAN PENERAPANNYA

METODE PSEUDOSPEKTRAL CHEBYSHEV PADA APROKSIMASI TURUNAN FUNGSI

Penyelesaian Sistem Persamaan Linear Fully Fuzzy Menggunakan Metode Iterasi Jacobi

METODE ELEMEN BATAS UNTUK MASALAH TRANSPORT

APLIKASI METODE PANGKAT DALAM MENGAPROKSIMASI NILAI EIGEN KOMPLEKS PADA MATRIKS

METODE FINITEDIFFERENCE INTERVAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN PANAS

Metode Iterasi Tiga Langkah Bebas Turunan Untuk Menyelesaikan Persamaan Nonlinear

MASALAH NILAI AWAL ITERASI NEWTON RAPHSON UNTUK ESTIMASI PARAMETER MODEL REGRESI LOGISTIK ORDINAL TERBOBOTI GEOGRAFIS (RLOTG)

MODUL PRAKTIKUM METODE NUMERIK NAZARUDDIN

Perbandingan Skema Numerik Metode Finite Difference dan Spectral

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA DENGAN METODA DEKOMPOSISI ADOMIAN

PENYELESAIAN PERSAMAAN POISSON 2D DENGAN MENGGUNAKAN METODE GAUSS-SEIDEL DAN CONJUGATE GRADIENT

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Penyelesaian Persamaan Poisson 2D dengan Menggunakan Metode Gauss-Seidel dan Conjugate Gradient

DIKTAT KULIAH (3 sks) MX 211: Metode Numerik

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

UNNES Journal of Mathematics

Solusi Persamaan Laplace Menggunakan Metode Crank-Nicholson. (The Solution of Laplace Equation Using Crank-Nicholson Method)

BAB 1 Konsep Dasar 1

PEMANFAATAN SOFTWARE MATLAB DALAM PEMBELAJARAN METODE NUMERIK POKOK BAHASAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR SIMULTAN

PENERAPAN METODE ELEMEN HINGGA UNTUK SOLUSI PERSAMAAN STURM-LIOUVILLE

METODE PSEUDO ARC-LENGTH DAN PENERAPANNYA PADA PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN NONLINIER TERPARAMETERISASI

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

Transkripsi:

METODE ITERASI KSOR UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR Adek Putri Syafriani, Syamsudhuha 2, Zulkarnain 2 Mahasiswa Program Studi S Matematika 2 Dosen Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia A.PUTRI.SY@gmail.com ABSTRACT This article discusses the iterative method for solving a system of linear equations using KSOR method, which is the modification of Successive over Relaxation (SOR) method. The main difference between KSOR method and SOR method is lying on the value of relaxation parameter allowed. Furthermore, using two systems of linear equations with different sizes, the comparisons between the KSOR method, Gauss- Seidel method and Successive over-relaxation (SOR) method are carried out. The results show that KSOR method is better than Gauss-Seidel method and comparable than Successive over Relaxation (SOR) method. Keywords: KSOR method, Gauss-Seidel method, Succesive over Relaxation (SOR) method. ABSTRAK Artikel ini membahas metode iterasi untuk menyelesaikan sistem persamaan linear dengan menggunakan metode iterasi KSOR, yang merupakan pengembangan dari metode Succesive over Relaxation (SOR). Perbedaan utama metode KSOR dengan SOR adalah pada parameter relakasasi yang diizinkan. Selanjutnya dilakukan perbandingan komputasi antara metode KSOR, metode Gauss-Seidel dan metode Succesive over Relaxation (SOR) melalui dua contoh sistem persamaan dengan ukuran berbeda. Hasilnya menunjukkan metode KSOR lebih baik dari metode Gauss-Seidel dan sebanding metode Succesive over Relaxation (SOR). Kata kunci: Metode KSOR, metode Gauss-Seidel, metode Succesive over Relaxation (SOR).. PENDAHULUAN Suatu sistem persamaan linear terdiri atas sejumlah berhingga persamaan linear dalam sejumlah variabel. Menyelesaikan suatu sistem persamaan linear adalah mencari nilai-nilai variabel-variabel tersebut yang memenuhi semua persamaan linear Repository FMIPA

yang diberikan. Sistem persamaan linear dapat dinyatakan dalam bentuk perkalian matriks Ax = b. () Metode iterasi merupakan salah satu metode yang digunakan untuk menyelesaikan sistem persamaan linear pada persamaan (), dengan A R m m, b R m dan x R m merupakan vektor yang belum diketahui. Beberapa metode iterasi untuk mendefinisikan persamaan () yang telah dikenal diantaranya adalah metode Jacobi [, h. 450], metode Gauss-Seidel[, h. 454], dan metode Succesive over Relaxation (SOR)[, h. 462]. Suatu hal yang dinilai dari suatu metode iterasi adalah seberapa cepat barisan yang dihasilkan metode iterasi tersebut konvergen. Beberapa pengembangan dari metode iterasi telah dilakukan untuk mendapatkan metode yang konvergen lebih cepat. Metode SOR merupakan metode iterasi relaksasi yang digunakan untuk menyelesaikan sistem persamaan linear tertentu dengan menggunakan parameter relaksasi ω pada interval (0, 2). Namun parameter relaksasi yang digunakan dalam metode tersebut hanya terbatas pada interval (0, 2). Dalam artikel ini dibahas sebuah metode baru hasil pengembangan dari Metode SOR yang diperkenalkan oleh I.K Youssef [4] yaitu metode KSOR yang menggunakan parameter relaksasi ω R [ 2, 0]. Pembahasan dimulai dari metode Gauss-Seidel dan metode SOR dibagian dua. Kemudian dibagian tiga dibahas metode KSOR yang merupakan bentuk modifikasi dari metode SOR. Diakhir pembahasan akan disajikan perbandingan numerik dari metode yang dikemukakan. 2. METODE GAUSS-SEIDEL DAN METODE SOR Misalkan A, M, N adalah matriks nonsingular. Sedemikian sehingga A = M N. Sehingga persamaan () dapat ditulis menjadi Ax = b, (M N)x = b, Mx = Nx + b. (2) Karena M nonsingular, maka dari persamaan (2) diperoleh x = M Nx + M b. (3) Dengan memisalkan T = M N dan c = M b, maka persamaan (3) dapat ditulis menjadi x = T x + c. (4) Repository FMIPA 2

Kemudian untuk suatu tebakan awal x (0) R m dengan menggunakan persamaan (4) diperoleh x () dimana x () = T x (0) + c. Secara umum, untuk tebakan awal x (0) diperoleh x (k) = T x (k ) + c. k =, 2,...,. Misalkan A dipisahkan menjadi A = D L U, dimana D adalah matriks diagonal, L adalah matriks segitiga bawah dan U adalah matriks segitiga atas. Metode Gauss-Seidel diperoleh dengan mengambil M = D L dan N = U, sedemikian hingga T = (D L) U, sehingga dengan demikian dari persamaan (2) diperoleh (D L)x (k) = Ux (k ) + b, dan persamaan (5) dapat ditulis menjadi dimana dan x (k) = (D L) Ux (k ) + (D L) b, (5) x (k) = T x (k ) + c, T = (D L) U, c = (D L) b. Dengan mengambil tebakan awal x (0) R m solusi hampiran metode Gauss-Seidel dapat dinyatakan dengan persamaan: [ ] x (k) i = i m a ij x (k) j a ij x (k ) j + b i. a ii j= j=i+ Kekonvergenan metode Gauss-Seidel dimana matriks A adalah diagonal dominan dapat dilihat dari teorema berikut Teorema [2, h. 89] Jika A adalah diagonal dominan, maka metode Gauss-Seidel konvergen untuk semua tebakan awal. Bukti. Dapat dilihat pada[2, h. 89]. Adapun pada metode SOR diperoleh metode iterasi sehingga (D ωl)x (k) = [( ω)d + ωu] x (k ) + ωb, x (k) SOR = (D ωl) [( ω)d + ωu] x (k ) + ω(d ωl) b, Repository FMIPA 3

dimana T SOR = (D ωl) [( ω)d + ωu], dan c SOR = ω(d ωl) b. Solusi hampiran pada metode SOR dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan: ] x (k) i SOR = ( ω)x(k ) i + ω i m [b i a ij x (k) j a ij x (k ) j. a ii j= j=i+ Ketika nilai ω terletak pada interval 0 < ω <, metode tersebut disebut metode relaksasi bawah (under- relaxation method), disaat < ω metode tersebut dikatakan metode relaksasi atas (over- relaxation method), dan saat ω = maka metode ini akan kembali menjadi metode iterasi Gauss-Seidel. Kekonvergenan metode SOR dapat dilihat pada Teorema 2 dan Teorema 3 berikut Teorema 2 (Kahan)[, h. 465] Jika a ii 0, untuk setiap i =, 2,..., n, maka ρ(t SOR) ω. Hal ini mengakibatkan bahwa metode SOR konvergen hanya jika 0 < ω < 2. Bukti. Dapat dilihat pada[3, h. 22]. Teorema 3 (Ostrowski-Reich) Jika A suatu matriks definite positif dan 0 < ω < 2, maka metode SOR konvergen untuk setiap vektor approksimasi x (0). Bukti. Dapat dilihat pada[3, h. 23]. 3. METODE KSOR Ide dasar dari metode KSOR adalah transformasi parameter ω pada metode SOR menjadi ω pada metode KSOR, dimana ω = ω. Metode KSOR diperkenalkan ( ω) sebagai bentuk baru dari metode iterasi SOR, dengan memperluas domain dari interval parameter relaksasi dan sensitifitas disekitar nilai optimum dari parameter relaksasi yang meningkat[5]. Berbeda dengan interval parameter ω [0, 2] pada metode SOR, pada metode iterasi KSOR interval parameter ω diperluas menjadi ω R [ 2, 0]. Bentuk dasar persamaan pada metode KSOR dapat dinyatakan sebagai x (k) KSOR = x (k ) + ω (x (k) GS x(k) KSOR ) = x (k ) + ω x (k) GS ωx(k) KSOR ( + ω )x (k) KSOR = x(k ) + ω x (k) GS, Repository FMIPA 4

selanjutnya ( + ω )x (k) i = x (k ) i + [ ω a ii ( i b i j= a ij x (k) j ( [ ( x (k) i KSOR = x (k ) ω i ( + ω i + b i a ij x (k) j ) a ii j= m j=i+ a ij x (k ) j m j=i+ )] a ij x (k ) j yang merupakan solusi hampiran metode KSOR untuk setiap i =, 2,..., n, ω R [ 2, 0], dimana T KSOR = (( + ω )D ω L) (D + ω U), dan c KSOR = (( + ω )D ω L) (ω b). Metode iterasi KSOR dapat ditulis menjadi, )]) x (k) KSOR = (( + ω )D ω L) (D + ω U)x (k ) + (( + ω )D ω L) (ω b). Kekonvergenan metode KSOR dapat dilihat dari Teorema 4 berikut ini. Teorema 4 Misalkan A R m m dengan a ii 0. Maka ρ(t KSOR ) + ω. Oleh karena itu metode KSOR konvergen untuk setiap ω R [ 2, 0]. Bukti. Untuk setiap ω, diperoleh det(t KSOR ) = det((( + ω )D ω L) (D + ω U)) = det(( + ω )D ω L) det(d + ω U) = det(( + ω )D ω L) det(d + ω U) = det(( + ω )D) det(d + ω U) = ( + ω ) m det D det(d + ω U) = ( + ω ) det m (D) det(d + ω U) = ( + ω ) det(i + m ω (D) U) m det(t KSOR ) = β j, j=, Repository FMIPA 5

dengan β j adalah nilai eigen dari matriks iterasi T KSOR. Selanjutnya, karena m β j = det(t KSOR ) = ( + ω ) m max β j m, j= sehingga karena max β j = ρ(t KSOR ) maka ρ(t KSOR ) + ω. selanjutnya metode iterasi KSOR akan konvergen jika ρ(t KSOR ) <, yaitu < yang dipenuhi oleh ω R [ 2, 0]. (+ω ) 4. UJI KOMPUTASI Pada bagian ini akan dilakukan uji komputasi untuk membandingkan metode Gauss- Seidel, metode SOR dan metode KSOR menggunakan program pada Matlab R200a untuk menyelesaikan sistem persamaan linear. Contoh Tentukan solusi dari sistem persamaan linear berikut dengan menggunakan metode Gauss-Seidel, metode SOR dan metode KSOR 4 0 2 A = 4 0 0 4, b = 2 2 0 4 2 Solusi. Dalam menentukan solusi numerik dari ketiga metode tersebut di atas, akan digunakan tebakan awal x (0) = 0, dan nilai toleransi.0 0 6, hasil komputasi dari ketiga metode tersebut dapat dilihat pada Tabel Tabel : Perbandingan Hasil Komputasi dari Beberapa Metode Iterasi GS SOR KSOR Iterasi Error ω Iterasi Error ω Iterasi Error 0.2 32 9.8e 007 35000 2 5.35e 007 2 5.36e 007 3 8 6.60e 008 2 5.36e 007.07 8 4.42e 007 4 7 3.85e 007.0 7 9.83e 007 44 8.40e 007.95 288 9.09e 007 2 29 7.37e 007 Repository FMIPA 6

Tabel menunjukkan bahwa metode Gauss-Seidel memerlukan 2 iterasi dengan error = 5.36e 007. Sementara itu, pada metode SOR solusi tercepat diperoleh dengan menggunakan ω =.0 yaitu 7 iterasi dengan nilai error = 9.83e 007. Selanjutnya pada metode KSOR, dengan menggunakan nilai parameter relaksasi ω = 4, metode ini menghasilkan solusi tercepat pada iterasi ke-7 dengan error = 3.85e 007..2 0.6 ω=.078 0.5 0.4 ω * = 4.9200 0.8 0.3 ρ(t) 0.6 ρ(t) 0.2 0. 0.4 0. 0.09 0.2 ρ(t)=0.078 0.08 ρ(t)=0.078 0 0 0.5.5 2 ω 20 8 6 4 2 0 ω * (a) (b) Gambar : Grafik parameter relaksasi optimum terhadap nilai spektral radius: (a) metode SOR dan (b) metode KSOR. Contoh 2 [, h. 724] Tentukan solusi numerik untuk masalah nilai batas persamaan Poisson berikut 2 u x 2 + 2 u y 2 = (cos(x y) + cos(x y)), 0 < x < π, 0 < y < π 2 ; (6) dengan syarat batas u(0, y) = cos y, u(π, y) = cos y, 0 y π 2 ; u(x, 0) = cos x, u(x, π ) = 0, 0 x π; 2 kemudian bandingkan hasilnya dengan solusi eksak u(x, y) = cos x cos y. Solusi. Untuk menentukan solusi numerik pada persamaan Poisson pada contoh 2 diatas akan digunakan x (0) = 0 dan nilai toleransi.0 0 6 dan membandingkan solusi numeriknya pada metode Gauss-Seidel, metode SOR dan metode KSOR. Dengan menggunakan diskritisasi metode Finite Difference[, h. 77] pada per- Repository FMIPA 7

samaan 6 diperoleh sistem persamaan linear Ax = b dengan.54 0.5 0 0.62 0 0 0 0 0 0.5.54 0.5 0 0.62 0 0 0 0 0 0.5.54 0 0 0.62 0 0 0 0.62 0 0.54 0.5 0 0.62 0 0 A = 0 0.62 0 0.5.54 0.5 0 0.62 0, 0 0 0.62 0 0.5.54 0 0 0.62 0 0 0 0.62 0 0.54 0.5 0 0 0 0 0 0.62 0 0.5.54 0.5 0 0 0 0 0 0.62 0 0.5.54 b = [ 0.70 0.00 0.70 0.20 0.00 0.20 0. 0.00 0. ] T.. Spektral radius dari Matrik Iterasi SOR 0.23 Spektral radius dari Matrik Iterasi KSOR 0.9 0.8 ω=.80000 konvergen 9 iterasi 0.22 0.2 ω * = 6.820000 konvergen 0 iterasi 0.7 ρ(t) 0.6 ρ(t) 0.2 0.5 0.4 0.9 0.3 0.2 ρ(t)=0.80000 0. 0 0.5.5 2 (a) ω 0.8 ρ(t)=0.782 0.7 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 (b) ω * Gambar 2: Grafik parameter relaksasi optimum terhadap nilai spektral radius untuk persoalan Poisson untuk matriks ukuran 9 9: (a) metode SOR dan (b) metode KSOR. Dari Gambar 2 tersebut terlihat bahwa untuk ukuran matriks 9 9 bila menggunakan parameter relaksasi optimum terhadap nilai spektral radius, terlihat bahwa metode SOR memerlukan iterasi sedikit lebih cepat yaitu dengan 9 iterasi bila dibandingkan dengan metode KSOR yang memerlukan 0 iterasi. Perbandingan hasil komputasi yang diperoleh dari ketiga metode tersebut dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3 berikut. Repository FMIPA 8

Tabel 2: Perbandingan Hasil Komputasi Contoh 3.2 dengan Metode Gauss-Seidel untuk beberapa ukuran matriks Ukuran GS Matriks Iterasi Error 9 9 8 6.33e 007 49 49 53 9.02e 007 2 2 92 9.52e 007 529 529 226 9.98e 007 Tabel 3: Perbandingan Hasil Komputasi Contoh 3.2 dengan Metode SOR dan Metode KSOR untuk beberapa ukuran matriks Ukuran SOR KSOR Matriks ω Iterasi Error ω Iterasi Error 9 9.20 0 8.34e 007 6.5 9 3.38e 007 49 49.55 24 5.87e 007 3 22 5.32e 007 2 2.60 28 6.4e 007 2.7 27 5.99e 007 529 529.75 49 7.55e 007 2.7 64 9.42e 007 Tabel 2 dan Tabel 3 menunjukkan perbandingan hasil komputasi metode Gauss- Seidel, metode SOR dan metode KSOR pada beberapa ukuran matriks koefisien A yang diperoleh dari penggunaan metode Finite Difference pada persamaan (6). Ukuran matriks yang dibandingkan adalah ukuran 9 9, 49 49, 2 2, dan matriks ukuran 529 529 untuk beberapa nilai parameter relaksasi yang berbeda pada metode SOR dan KSOR. Dari Gambar 3 berikut terlihat bahwa dengan menggunakan metode SOR dan KSOR, tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara grafik solusi hampiran Poisson dan grafik solusi eksak. Repository FMIPA 9

Grafik solusi hampiran dari Persoalan Poisson Grafik solusi eksak 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0 0 0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 0.8 0 0.5.5 2 2.5 3 0 0.8 0 0.5.5 2 2.5 3 0 (a) (b) Gambar 3: Grafik solusi dari persoalan Poisson: (a) solusi hampiran Poisson dan (b) solusi eksak, untuk matriks ukuran 49 49. Berdasarkan pembahasan yang telah dikemukakan, dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan parameter relaksasi yang tepat secara umum metode KSOR dapat memberikan solusi tercepat bila dibandingkan dengan metode Gauss-Seidel. Selanjutnya bila dibandingkan dengan metode SOR, metode KSOR secara umum memberikan solusi yang tidak terlalu jauh berbeda, karena untuk kasus matriks dengan ukuran tertentu metode KSOR bisa memberikan solusi sedikit lebih cepat, sama, atau lebih lambat bila dibandingkan denga metode SOR. Dengan demikian pemilihan nilai parameter relaksasi yang digunakan dapat memberikan pengaruh dalam mempercepat konvergensi. Dalam hal ini bila dibandingkan dengan metode Gauss-Seidel, metode KSOR memerlukan iterasi yang jauh lebih sedikit. Akan tetapi bila dibandingkan dengan metode SOR, metode KSOR tidak memiliki perbedaan yang terlalu signifikan. DAFTAR PUSTAKA [] Burden, R.L. & J. D. Faires. 20. Numerical Analysis, 9 th Ed. Brooks/Cole, Boston. [2] Kincaid, D. & Chenew, W. 99. Numerical Analysis,Mathematics of Scientific Computing., Brooks/Cole, Pacific Grove, California. [3] Ortega, J.M. 990. Numerical Analysis a Second Course., Academic Press, Inc, New York. [4] Youssef, I.K. 202. On The Succesive Overrelaxation Method. Journal of Mathematics and Statistics., 8(2): 76-84. [5] Youssef, I.K. & Ibrahim. R.A, 203. Boundary Value Problem, Fredholm Integral Equations, SOR and KSOR Methods. Life Science Journal., 0(2): 304-32. Repository FMIPA 0