SOLUSI NON NEGATIF MASALAH NILAI AWAL DENGAN FUNGSI GAYA MEMUAT TURUNAN

dokumen-dokumen yang mirip
SOLUSI NON NEGATIF PARSIAL SISTEM PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER ORDE SATU

SUATU KRITERIA STABILISASI SISTEM DESKRIPTOR LINIER KONTINU REGULAR

Sifat Strong Perron-Frobenius Pada Solusi Positif Eventual Sistem Persamaan Differensial Linier Orde Satu

STABILISASI SISTEM DESKRIPTOR DISKRIT LINIER POSITIF

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA DENGAN METODA DEKOMPOSISI ADOMIAN

Syarat Cukup Osilasi Persamaan Diferensial Linier Homogen Orde Dua Dengan Redaman

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL TUNDA LINIER ORDE 1 DENGAN METODE KARAKTERISTIK

SOLUSI POSITIF DARI SISTEM SINGULAR DISKRIT

SOLUSI POSITIF DARI PERSAMAAN LEONTIEF DISKRIT

STABILISASI SISTEM DESKRIPTOR LINIER KONTINU

PENYELESAIAN MASALAH KONTROL KUADRATIK LINIER YANG MEMUAT FAKTOR DISKON

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

Persamaan Diferensial

KESTABILAN TITIK TETAP MODEL PENULARAN PENYAKIT TIDAK FATAL

POSITIFITAS DAN KETERCAPAIAN SISTEM LINIER FRACTIONAL WAKTU KONTINU

Membangun Fungsi Green dari Persamaan Difrensial Linear Non Homogen Tingkat - n

PENERAPAN METODE ELEMEN HINGGA UNTUK SOLUSI PERSAMAAN STURM-LIOUVILLE

MODEL DINAMIKA CINTA DENGAN MEMPERHATIKAN DAYA TARIK PASANGAN

KAJIAN OPERATOR ACCRETIVE DAN SIFAT KETERBATASAN PADA RUANG HILBERT

SIFAT-SIFAT DINAMIK DARI MODEL INTERAKSI CINTA DENGAN MEMPERHATIKAN DAYA TARIK PASANGAN

SYARAT CUKUP UNTUK OPTIMALITAS MASALAH KONTROL KUADRATIK LINIER

PENGGUNAAN METODE LYAPUNOV UNTUK MENGUJI KESTABILAN SISTEM LINIER

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

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

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

OBSERVER UNTUK SISTEM KONTROL LINIER KONTINU

METODE TRANSFORMASI ELZAKI DALAM MENYELESAIKAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA LINEAR ORDE DUA DENGAN KOEFISIEN VARIABEL ABSTRACT

METODE PSEUDOSPEKTRAL CHEBYSHEV PADA APROKSIMASI TURUNAN FUNGSI

BAB I PENDAHULUAN ( )

PENYELESAIAN SISTEM DESKRIPTOR LINIER DISKRIT BEBAS WAKTU DENGAN MENGGUNAKAN METODE DEKOMPOSISI KANONIK

Mata Kuliah :: Matematika Rekayasa Lanjut Kode MK : TKS 8105 Pengampu : Achfas Zacoeb

Matriks Simplektik dan Hubungannya Pada Sistem Linier Hamiltonian. Simplectic Matrix and It Relations to Linear Hamiltonian System

KETEROBSERVASIAN SISTEM LINIER DISKRIT

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

PERBANDINGAN PENYELESAIAN SISTEM OREGONATOR DENGAN METODE ITERASI VARIASIONAL DAN METODE ITERASI VARIASIONAL TERMODIFIKASI

METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL FRAKSIONAL UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH STURM-LIOUVILLE FRAKSIONAL

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

PENYELESAIAN MASALAH NILAI AWAL PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE DUA MENGGUNAKAN MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN

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

Penyelesaian Persamaan Painleve Menggunakan Metode Dekomposisi Adomian Laplace

STABILISASI SISTEM KONTROL LINIER DENGAN PENEMPATAN NILAI EIGEN

PENYELESAIAN NUMERIK DARI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER ADVANCE-DELAY

KESTABILAN SISTEM PREDATOR-PREY LESLIE

Sagita Charolina Sihombing 1, Agus Dahlia Pendahuluan

REALISASI POSITIF STABIL ASIMTOTIK SISTEM LINIER DISKRIT DENGAN POLE KONJUGAT KOMPLEKS

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

PENGARUH PERUBAHAN NILAI PARAMETER TERHADAP NILAI ERROR PADA METODE RUNGE-KUTTA ORDE 3

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

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR FUZZY KOMPLEKS MENGGUNAKAN METODE DEKOMPOSISI DOOLITTLE

PEMBUKTIAN RUMUS BENTUK TUTUP BEDA MUNDUR BERDASARKAN DERET TAYLOR

Model Linear Kuadratik untuk Sistem Deskriptor Berindeks Satu dengan Factor Discount dan Output Feedback

PEMBUKTIAN BENTUK TUTUP RUMUS BEDA MAJU BERDASARKAN DERET TAYLOR

DIAGONALISASI MATRIKS HILBERT

PENERAPAN METODE DERET PANGKAT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN DIFERENSIAL LINEAR ORDEDUA KHUSUS SKRIPSI

Matriks - 1: Beberapa Definisi Dasar Latihan Aljabar Matriks

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR FUZZY KOMPLEKS MENGGUNAKAN METODE DEKOMPOSISI QR TUGAS AKHIR

REALISASI POSITIF STABIL ASIMTOTIK DARI SISTEM LINIER DISKRIT

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

Penyelesaian Sistem Persamaan Linear Fully Fuzzy Menggunakan Metode Iterasi Jacobi

INVERS SUATU MATRIKS TOEPLITZ MENGGUNAKAN METODE ADJOIN

MUH1G3/ MATRIKS DAN RUANG VEKTOR

ANALISIS LAX PAIR DAN PENERAPANNYA PADA PERSAMAAN KORTEWEG-DE VRIES

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN LAPLACE UNTUK SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER KOEFISIEN FUNGSI

WARP PADA SEBUAH SEGITIGA

KEKONVERGENAN BARISAN DI RUANG HILBERT PADA PEMETAAN TIPE-NONSPREADING DAN NONEXPANSIVE

PENGKONSTRUKSIAN BILANGAN TIDAK KONGRUEN

SYARAT PERLU DAN SYARAT CUKUP KEBERADAAN DAN KETUNGGALAN KESEIMBANGAN NASH CAMPURAN SEMPURNA PADA BIMATRIX GAMES

REALISASI SISTEM LINIER INVARIANT WAKTU

ALGORITMA ELIMINASI GAUSS INTERVAL DALAM MENDAPATKAN NILAI DETERMINAN MATRIKS INTERVAL DAN MENCARI SOLUSI SISTEM PERSAMAAN INTERVAL LINEAR

ANALISA STEADY STATE ERROR SISTEM KONTROL LINIER INVARIANT WAKTU

BAB I KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

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

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

Kata Kunci: Analisis Regresi Linier, Penduga OLS, Penduga GLS, Autokorelasi, Regresor Bersifat Stokastik

KETEROBSERVASIAN SISTEM DESKRIPTOR DISKRIT LINIER

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

SISTEM HUKUM KEKEKALAN LINEAR DAN KUASI-LINEAR HIPERBOLIK

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

TINJAUAN KASUS PERSAMAAN GELOMBANG DIMENSI SATU DENGAN BERBAGAI NILAI AWAL DAN SYARAT BATAS

PERHITUNGAN NUMERIK DALAM MENENTUKAN KESTABILAN SOLITON CERAH ONSITE PADA PERSAMAAN SCHRÖDINGER NONLINIER DISKRIT DENGAN PENAMBAHAN POTENSIAL LINIER

MODEL MATEMATIKA DENGAN SYARAT BATAS DAN ANALISA ALIRAN FLUIDA KONVEKSI BEBAS PADA PELAT HORIZONTAL. Leli Deswita 1)

PENYELESAIAN MASALAH PEMROGRAMAN LINIER BILANGAN BULAT MURNI DENGAN METODE REDUKSI VARIABEL

MODIFIKASI ARITMETIKA INTERVAL DAN PENERAPANNYA PADA SISTEM PERSAMAANINTERVAL LINEAR

Jln. Perintis Kemerdekaan, Makassar, Indonesia, Kode Pos Perintis Kemerdekaan Street, Makassar, Indonesia, Post Code 90245

KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

MENGHITUNG DETERMINAN MATRIKS MENGGUNAKAN METODE SALIHU

PEMODELAN ARUS LALU LINTAS ROUNDABOUT

KOMBINASI PERSYARATAN KARUSH KUHN TUCKER DAN METODE BRANCH AND BOUND PADA PEMROGRAMAN KUADRATIK KONVEKS BILANGAN BULAT MURNI

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR DENGAN GENERALISASI METODE JACOBI

Solusi Numerik Persamaan Logistik dengan Menggunakan Metode Dekomposisi Adomian Dan Metode Milne

FORMULA PENGGANTI METODE KOEFISIEN TAK TENTU ABSTRACT

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

METODE BENTUK NORMAL PADA PENYELESAIAN PERSAMAAN RAYLEIGH

Diagonalisasi Matriks Segitiga Atas Ring komutatif Dengan Elemen Satuan

SOLUSI ANALITIK MASALAH KONDUKSI PANAS PADA TABUNG

FOURIER April 2013, Vol. 2, No. 1, PENYELESAIAN PERSAMAAN TELEGRAPH DAN SIMULASINYA. Abstract

DERET TAYLOR UNTUK METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN ABSTRACT

PROGRAM FRAKSIONAL LINIER DENGAN KOEFISIEN INTERVAL. Annisa Ratna Sari 1, Sunarsih 2, Suryoto 3. Jl. Prof. H. Soedarto, S.H. Tembalang Semarang

NOISE TERMS PADA SOLUSI DERET DEKOMPOSISI ADOMIAN DALAM MENYELESAIKAN PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL ABSTRACT

RPKPS (Rencana Program Kegiatan Pembelajaran Semester) Program Studi : S1 Matematika Jurusan/Fakultas : Matematika/FMIPA

Transkripsi:

SOLUSI NON NEGATIF MASALAH NILAI AWAL DENGAN FUNGSI GAYA MEMUAT TURUNAN Muhafzan Jurusan Matematika Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas Kampus Unand Limau Manis Pag 25163 email: muhafzan@gmail.com ABSTRAK Dalam artikel ini akan dikaji kenonnegatifan solusi masalah nilai awal dengan fungsi gaya memuat turunan. Kajian dimulai dengan mereduksi masalah menjadi sistem persamaan diferensial linier orde 1. Selanjutnya dikonstruksi suatu syarat cukup yang menjamin kenonnegatifan solusi masalah nilai awal dengan fungsi gaya memuat turunan. Beberapa contoh diberikan untuk mengilustrasikan hasil utama. Kata Kunci: Masalah nilai awal solusi nonnegatif ABSTRACT In this paper we will study the nonnegativity of the solution of a initial value problem with the force functions contain the derivatives Firstly the given initial value problem is reduced into a system of first order differential equation. Furthermore a sufficient condition for nonnegativity of solution is established. Some examples are given to illustrate the main result. Key Words: Initial Value Problem nonnegative solution PENDAHULUAN Masalah nilai awal merupakan suatu topik klasik dalam matematika yang pada dasarnya melibatkan suatu persamaan diferensial baik persamaan diferensial biasa maupun persamaan diferensial parsial. Secara umum masalah nilai awal persamaan diferensial biasa yang fungsi gayanya memuat turunan mempunyai bentuk sebagai berikut: adalah skalar- adalah fungsi skalar riil (1) gaya superskrip ( menyatakan turunan ke superskrip T menyatakan transpos dari suatu matriks. Solusi masalah nilai awal (1) tidak sulit ditentukan jika fungsi gaya skalar-skalar diketahui. Namun demikian jika solusi yang diinginkan adalah fungsi yang nonnegatif yaitu maka persoalan penentuan solusi (1) tidaklah mudah. Dalam artikel ini akan dikaji syarat cukup (sufficient condition) yang menjamin agar solusi masalah nilai awal (1) adalah nonnegatif. Selain itu beberapa contoh disajikan untuk memperlihatkan keberlakuan dari syarat cukup ini. Beberapa kajian untuk kenonnegatifan solusi untuk masalahmasalah nilai awal yang berbeda dapat dilihat dalam El Shahed (2008) Kaykobad (1985) Makino (1984) Muhafzan Stephane (2013) Wang Erbe (1994) Berman Plemmons (1994).

BAHAN DAN METODE Terlebih dahulu diperkenalkan terminologi yang digunakan sepanjang artikel ini. Suatu matriks riil berukuran dikatakan nonnegatif dinotasikan jika adalah matriks nol. Untuk menentukan syarat yang menjamin agar solusi yang diinginkan adalah nonnegatif masalah nilai awal (1) direduksi menjadi suatu sistem persamaan diferensial orde 1 dengan mengikuti prosedur berikut ini. Misalkan (2). (6) Subtitusikan dari (2) sampai (5) ke dalam (6) diperoleh (3) (4) (5) nilai-nilai ditentukan dari hubungan berikut: (5e) (5a) (5b) (5c) (5d) Selanjutnya dengan mensubtitusikan (5a) sampai (5f) ke dalam masing-masing koefisien dari diperoleh bahwa semua koefisien dari adalah 0. Sehingga.. (5f) Dengan menurunkan (5) terhadap kemudian mensubtitusikan diperoleh. (7) Sehingga dari (2) (3) (4) (5) (7) diperoleh

Berikut ini disajikan suatu proposisi yang menjamin agar atau dalam notasi matriks dapat ditulis: (8) Proposisi 1. jika hanya jika Bukti. Misalkan Tulis Selanjutnya dengan menggunakan syarat awal maka syarat awal untuk (8) adalah Karena Selanjutnya karena maka maka Selain itu jelas bahwa Persamaan (8) adalah sistem persamaan diferensial linier orde 1 yang solusinya dengan mudah dapat ditentukan. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari uraian dalam bagian sebelumnya dapat dipahami bahwa solusi nonnegatif dari masalah nilai awal (1) dapat ditentukan dari solusi sistem persamaan diferensial (8). Solusi masalah (8) adalah Akibatnya untuk setiap Sebaliknya misalkan andaikan ada sedemikian sehingga Dengan menyatakan entri-entri dari dengan maka untuk entri baris ke dari matriks diperoleh Hubungan ini memperlihatkan bahwa jika

Sehingga jika untuk suatu maka diperoleh yang adalah kontradiksi. Proposisi berikut menjamin kenonnegatifan solusi masalah nilai awal (1) yang merupakan hasil utama dari artikel ini. Proposisi 2.Untuk masalah nilai awal (1) jika untuk setiap syarat berikut berlaku: (i). (ii). sedemikian sehingga (iii). untuk maka Bukti. Hipotesis untuk mengakibatkan bahwa. Selain itu karena maka. Selanjutnya karena maka Karena matriks memenuhi hipotesis Proposisi 1 maka Solusi untuk sistem (10) ini adalah yang non negatif untuk setiap. Sehingga solusi dari masalah nilai awal (9) adalah komponen pertama dari vektor yaitu untuk Grafik dari solusi ini diperlihatkan dalam Gambar 1 berikut ini. akibatnya Terakhir dari (2) diperoleh Contoh 1. Contoh berikut mengilustrasikan Proposisi 2 fungsi gayanya adalah. (9) Dengan mengikuti proses (2) sampai (5) seperti di atas diperoleh sistem (10) Gambar 1. Grafik solusi memperlihatkan bahwa kurva solusi berada pada kuadran pertama yang tentunya adalah non negatif. Pada dasarnya meskipun hipotesis dalam Proposisi 2 tidak terpenuhi masih memungkinkan solusi dari masalah nilai awal menjadi non negatif. Beberapa contoh berikut mengilustrasikan keadaan yang demikian. Contoh 2. Dalam contoh ini syarat awal dari masalah nilai awal yang diberikan adalah non negatif. Permasalahannya adalah sebagai berikut: (11)

Dengan mengikuti proses (2) sampai (5) diperoleh sistem (12) Grafik solusi memperlihatkan bahwa kurva solusi berada pada kuadran pertama meskipun syarat awal tidak non negatif. Tentu saja hal ini tetap benar meskipun hipotesis dari Proposisi 2 tidak dipenuhi. Contoh 3. Dalam contoh ini ada koefisien dari persamaan diferensial yang tidak memenuhi hipotesis Proposisi 2 namun demikian solusi dari masalah nilai awal yang diberikan adalah non negatif. Permasalahannya adalah sebagai berikut: (13) Karena matriks memenuhi hipotesis Proposisi 1 maka Solusi untuk sistem (12) ini adalah Dengan mengikuti proses (2) sampai (5) diperoleh sistem (14) yang non negatif untuk setiap. Sehingga solusi dari masalah nilai awal (11) adalah komponen pertama dari vektor yaitu untuk Grafik dari solusi ini diperlihatkan dalam Gambar 2 berikut ini. Dapat diperiksa bahwa matriks tidak memenuhi hipotesis Proposisi 1 sehingga matriks tidak non negatif Namun demikian solusi masih non negatif. Solusi untuk sistem (10) ini adalah Gambar 2.

yang non negatif untuk setiap. Sehingga solusi dari masalah nilai awal (13) adalah komponen pertama dari vektor yaitu untuk Grafik dari solusi ini diperlihatkan dalam Gambar 3 berikut ini. Dapat diperiksa bahwa matriks tidak memenuhi hipotesis Proposisi 1 sehingga matriks tidak non negatif Solusi untuk sistem (16) ini adalah Gambar. 3 Grafik solusi memperlihatkan bahwa kurva solusi juga berada pada kuadran pertama meskipun beberapa koefisien dari persamaan diferensial tidak negatif. Tentu saja hal ini tetap benar meskipun hipotesis dari Proposisi 2 tidak dipenuhi. Contoh berikut mengilustrasikan hipotesis dari Proposisi 2 yang tidak terpenuhi tetapi solusi masalah nilai awal adalah tidak non negatif yaitu ada sedemikian sehingga untuk setiap. Sehingga solusi dari masalah nilai awal (15) adalah komponen pertama dari vektor yaitu Grafik dari solusi ini diperlihatkan dalam Gambar 4 berikut ini.. Contoh 4. Diberikan suatu masalah nilai awal (15) Dengan mengikuti proses (2) sampai (5) diperoleh sistem Gambar. 4 (16)

Grafik solusi memperlihatkan bahwa tidak seluruh kurva solusi berada pada kuadran pertama dengan perkataan lain ada sedemikian sehingga Grafik dari solusi ini diperlihatkan dalam Gambar 5 berikut ini. Contoh 5. Contoh ini mengilustrasikan suatu masalah nilai awal dari persamaan diferensial orde 4 yaitu: (17) Dengan mengikuti proses (2) sampai (5) seperti di atas diperoleh sistem (18) Dapat diperiksa bahwa matriks tidak memenuhi hipotesis Proposisi 1 sehingga matriks tidak non negatif Namun demikian solusi masih non negatif. Solusi untuk sistem (18) ini adalah untuk setiap. Sehingga solusi dari masalah nilai awal (17) adalah komponen pertama dari vektor yaitu. Gambar. 5 Grafik solusi memperlihatkan bahwa kurva solusi juga berada pada kuadran pertama meskipun beberapa koefisien dari persamaan diferensial tidak negatif. Tentu saja hal ini tetap benar meskipun hipotesis dari Proposisi 2 tidak dipenuhi. KESIMPULAN Solusi masalah nilai awal (1) adalah nonnegatif jika berlaku syarat berikut: (i). (ii). sedemikian sehingga (iii). untuk UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada para kolega yang sudah ikut berkontribusi untuk meningkatkan kualitas dari artikel ini. DAFTAR PUSTAKA Berman A. & Plemmons B (1994) Nonnegative Matrices in the Mathematical Sciences SIAM Philadelphia El Shahed M. (2008) Positive Solutions of Boundary Value Problems for nth Order Ordinary Differential Equations Electronic Journal of Qualitative Differential Equations No. 1: 1-9. Kaykobad M. (1985) Positive Solutions of Positive Linear Systems Linear Algebra and Its Applications Vol. 64: 133-140.

Makino T. (1984) On the Existence of Positive Solutions at Infinity for Ordinary Differential Equation of Emden Type Funkcialaj Ekvacioj Vol.27: 319-329. Muhafzan & Stephane I. (2013) On Stabilization of Positive Linear Systems Applied Mathematical Science Vol. 7 No. 37: 1819-1824. Wang H. & Erbe L. H. (1994) On the Existence of Positive Solutions of Ordinary Differential Equations Proceedings of the Mathematical Society Vol 120 3: 743-748.