Persamaan Diferensial Parsial CNH3C3

dokumen-dokumen yang mirip
Persamaan Diferensial Parsial CNH3C3

Persamaan Diferensial Parsial CNH3C3

Persamaan Diferensial Parsial CNH3C3

PDP linear orde 2 Agus Yodi Gunawan

Metode Beda Hingga untuk Penyelesaian Persamaan Diferensial Parsial

Persamaan Diferensial Parsial CNH3C3

Persamaan Diferensial Parsial CNH3C3

TINJAUAN PUSTAKA. diketahui) dengan dua atau lebih peubah bebas dinamakan persamaan. Persamaan diferensial parsial memegang peranan penting di dalam

BAB VII MATRIKS DAN SISTEM LINEAR TINGKAT SATU

I. PENDAHULUAN. dan kotoran manusia atau kotoran binatang. Semua polutan tersebut masuk. ke dalam sungai dan langsung tercampur dengan air sungai.

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

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

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

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFFERENSIAL ORDE 1 - I

1 Pendahuluan pdp 2. 4 Persamaan Difusi Prinsip Maksimum Fungsi Green Metoda separasi variable, recall...

Diterbitkan secara mandiri melalui Nulisbuku.com

FUNGSI GREEN UNTUK PERSAMAAN POISSON

SISTEM HUKUM KEKEKALAN LINEAR

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

TUGAS MANDIRI KULIAH PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA Tahun Ajaran 2016/2017

BAB V PERSAMAAN LINEAR TINGKAT TINGGI (HIGHER ORDER LINEAR EQUATIONS) Persamaan linear tingkat tinggi menarik untuk dibahas dengan 2 alasan :

BAB II LANDASAN TEORI

Bab 2. Landasan Teori. 2.1 Persamaan Air Dangkal (SWE)

III PEMBAHASAN. 3.1 Analisis Metode. dan (2.52) masing-masing merupakan penyelesaian dari persamaan

Solusi Problem Dirichlet pada Daerah Persegi dengan Metode Pemisahan Variabel

Pertemuan 13 persamaan linier NON HOMOGEN

KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

Pengantar Metode Perturbasi Bab 1. Pendahuluan

BAB VIII PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL

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

Persamaan Diferensial

BAB II KAJIAN TEORI. homogen yang dikenal sebagai persamaan forced Korteweg de Vries (fkdv). Persamaan fkdv yang dikaji dalam makalah ini adalah

PERSAMAAN DIFRENSIAL BIASA

BAB PDB Linier Order Satu

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

Bab II Model Lapisan Fluida Viskos Tipis Akibat Gaya Gravitasi

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

MASALAH SYARAT BATAS (MSB)

Fourier Analysis & Its Applications in PDEs - Part II

BAB I PENDAHULUAN. perkembangan bakteri, sedangkan dalam bidang teknik yaitu pemodelan

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

BAB I KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

BAB III PERSAMAAN DIFUSI, PERSAMAAN KONVEKSI DIFUSI, DAN METODE PEMISAHAN VARIABEL

Aplikasi Persamaan Bessel Orde Nol Pada Persamaan Panas Dua dimensi

STUDI PERPINDAHAN PANAS DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOORDINAT SEGITIGA

II. TINJAUAN PUSTAKA. Turunan fungsi f adalah fungsi lain f (dibaca f aksen ) yang nilainya pada ( ) ( ) ( )

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Sidang Tugas Akhir - Juli 2013

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

BAB 1. KONSEP DASAR. d y ; 3x = d3 y ; y = 3 d y ; x = @u @z 5 6. d y = 7 y x Dalam bahan ajar ini pemba

PERSAMAAN DIFERENSIAL I PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA

TINJAUAN KASUS PERSAMAAN PANAS DIMENSI SATU SECARA ANALITIK

Department of Mathematics FMIPAUNS

Bab 2 TEORI DASAR. 2.1 Model Aliran Panas

Pengantar Vektor. Besaran. Vektor (Mempunyai Arah) Skalar (Tidak mempunyai arah)

Pertemuan 1 dan 2 KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

FUNGSI EVANS, SIFAT-SIFAT DAN APLIKASINYA PADA PELACAKAN NILAI EIGEN DARI MASALAH STURM-LIOUVILLE

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN LAPLACE UNTUK SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER KOEFISIEN FUNGSI

Contoh klasik dari persamaan hiperbolik adalah persamaan gelombang yang dinyatakan oleh

MODUL MATEMATIKA II. Oleh: Dr. Eng. LILYA SUSANTI

BAB 4 MODEL RUANG KEADAAN (STATE SPACE)

PROPOSAL TUGAS AKHIR PENGARUH JUMLAH SUKU FOURIER PADA PENDEKATAN POLAR UNTUK SISTEM GEOMETRI KARTESIAN OLEH : IRMA ISLAMIYAH

Persamaan Di erensial Orde-2

MATERI PERKULIAHAN. Gambar 1. Potensial tangga

Bab 2 LANDASAN TEORI. 2.1 Penurunan Persamaan Air Dangkal

I. Sistem Persamaan Diferensial Linier Orde 1 (Review)

II LANDASAN TEORI. dengan, 1,2,3,, menyatakan koefisien deret pangkat dan menyatakan titik pusatnya.

BAB III KONDUKSI ALIRAN STEDI - DIMENSI BANYAK

Program Studi Teknik Mesin S1

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

II. TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Persamaan Diferensial (Bronson dan Costa, 2007) terhadap satu atau lebih dari variabel-variabel bebas (independent

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BAB II LANDASAN TEORI

Persamaan Diferensial Biasa

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

disebut Persamaan Diferensial Parsial (PDP).

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

SATUAN ACARA PERKULIAHAN UNIVERSITAS GUNADARMA

BAB III PEMBAHASAN. dengan menggunakan penyelesaian analitik dan penyelesaian numerikdengan. motode beda hingga. Berikut ini penjelasan lebih lanjut.

II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Persamaan Diferensial Definisi 1 [Sistem Persamaan Diferensial Linear (SPDL)]

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

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Analisa Matematik untuk Menentukan Kondisi Kestabilan Keseimbangan Pasar Berganda dengan Dua Produk Melalui Sistem Persamaan Diferensial Biasa Linear

PENERAPAN SKEMA JACOBI DAN GAUSS SEIDEL PADA PENYELESAIAN NUMERIK PERSAMAAN POISSON

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

II LANDASAN TEORI. Contoh. Ditinjau dari sistem yang didefinisikan oleh:

BAB II LANDASAN TEORI

Bab 3 MODEL DAN ANALISIS MATEMATIKA

BAB I PENDAHULUAN. keadaan dari suatu sistem. Dalam aplikasinya, suatu sistem kontrol memiliki tujuan

Bab 1 Vektor. A. Pendahuluan

APLIKASI METODE BEDA HINGGA SKEMA EKSPLISIT PADA PERSAMAAN KONDUKSI PANAS

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER

Bab 2 TEORI DASAR. 2.1 Linearisasi Persamaan Air Dangkal

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

PERSAMAAN DIFERENSIAL

Program Perkuliahan Dasar Umum Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Persamaan Diferensial Orde II

PRAKTIKUM 3 PAM 253 PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA

MUH1G3/ MATRIKS DAN RUANG VEKTOR

Transkripsi:

Persamaan Diferensial Parsial CNH3C3 Week 3: Pengantar, konsep dasar dan klasikasi PDP Tim Ilmu Komputasi Coordinator contact: Dr. Putu Harry Gunawan phgunawan@telkomuniversity.ac.id

1 Kontrak kuliah 2 Pendahuluan Konsep Dasar Kehomogenan Orde Kelinieran 3 Klasikasi PDP 4 Aplikasi

Batasan materi Batasan kuliah ini Kontrak kuliah

Konsep dasar Denisi (PDP) Persamaan diferensial parsial (PDP) merupakan sebuah persamaan yang memfokuskan pada hubungan antara sebuah fungsi yang belum diketahui u(x 1, x 2,, x n ) berdimensi n 2, dan turunan parsial fungsi terhadap variabel-variabel bebasnya.

Konsep dasar Denisi (PDP) Persamaan diferensial parsial (PDP) merupakan sebuah persamaan yang memfokuskan pada hubungan antara sebuah fungsi yang belum diketahui u(x 1, x 2,, x n ) berdimensi n 2, dan turunan parsial fungsi terhadap variabel-variabel bebasnya. Bentuk umum dari PDP diberikan sebagai berikut: F ( x 1, x 2, x n, u, u x 1,, u x n, 2 u x 1 x 1,, ) 2 u, = 0. x 1 x n

Contoh Berikut beberapa contoh PDP sederhana dengan u sebagai fungsi yang belum diketahui (unknown function) dan hanya memiliki dua variabel bebas: 2 u(x, y) x 2 + 2 u(x, y) y 2 = 0, persamaan Laplace (2.1)

Contoh Berikut beberapa contoh PDP sederhana dengan u sebagai fungsi yang belum diketahui (unknown function) dan hanya memiliki dua variabel bebas: 2 u(x, y) x 2 + 2 u(x, y) y 2 = 0, persamaan Laplace (2.1) u(t, x) t α 2 u(t, x) x 2 = 0, persamaan difusi (2.2)

Contoh Berikut beberapa contoh PDP sederhana dengan u sebagai fungsi yang belum diketahui (unknown function) dan hanya memiliki dua variabel bebas: 2 u(x, y) x 2 + 2 u(x, y) y 2 = 0, persamaan Laplace (2.1) u(t, x) t α 2 u(t, x) x 2 = 0, persamaan difusi (2.2) 2 u(t, x) t 2 c 2 2 u(t, x) x 2 = 0, persamaan gelombang (2.3) dengan u/ t, 2 u/ x 2 menyatakan turunan partial terhadap variabel waktu orde satu dan ruang orde dua secara berurutan.

Contoh Biasanya, dalam beberapa kajian pustaka, secara singkat PDP dapat juga ditulis dalam bentuk: u xx + u yy = 0, (2.4) u t αu xx = 0, (2.5) u tt c 2 u xx = 0, (2.6) dengan subscript menyatakan turunan parsial.

Contoh Beberapa contoh lain PDP yang terkenal selain tiga contoh diatas adalah u t + u x = 0, persamaan transport (2.7) u t + u x αu xx = 0, persamaan reaksi-difusi (2.8) u t + uu x = 0, persamaan inviscid Burger (2.9) u xx + u yy = f (x, y), persamaan Poisson (2.10) u t + uu x + u xxx = 0, persamaan KdV (2.11) iu t + u xx = 0. persamaan Schrödinger (2.12)

Notasi umum gradien (grad(u) = u) Gradien grad(u) = u: Notasi untuk menyatakan vektor gradien dari suatu fungsi u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean.

Notasi umum gradien (grad(u) = u) Gradien grad(u) = u: Notasi untuk menyatakan vektor gradien dari suatu fungsi u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean. Contohnya: ( ) u(x 1, x 2,, x n ) =,,, u(x 1, x 2,, x n ). x 1 x 2 x n Misalkan terdapat fungsi u(x, y), maka u(x, y) = (u x, u y ).

Notasi umum divergent (div(u) = u) Divergent div(u) = u: Notasi untuk menyatakan divergensi (divergence) dari suatu fungsi u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean (yaitu jumlah dari suku-suku vektor gradiennya).

Notasi umum divergent (div(u) = u) Divergent div(u) = u: Notasi untuk menyatakan divergensi (divergence) dari suatu fungsi u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean (yaitu jumlah dari suku-suku vektor gradiennya). Contohnya: u(x 1, x 2,, x n ) = ( + + + x 1 x 2 x n ) u.

Notasi umum divergent (div(u) = u) Divergent div(u) = u: Notasi untuk menyatakan divergensi (divergence) dari suatu fungsi u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean (yaitu jumlah dari suku-suku vektor gradiennya). Contohnya: u(x 1, x 2,, x n ) = ( + + + x 1 x 2 Misalkan terdapat fungsi u(x, y, z), maka didapat ( ) u u(x, y, z) = + u + u. x y z x n ) u.

Notasi umum Laplace ( u = 2 u = u) Laplace operator u = 2 u = u: Notasi untuk menyatakan turunan orde dua u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean.

Notasi umum Laplace ( u = 2 u = u) Laplace operator u = 2 u = u: Notasi untuk menyatakan turunan orde dua u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean. Contohnya: ( 2 u(x 1, x 2,, x n ) = x 2 1 + 2 x 2 2 + + 2 x 2 n ) u.

Notasi umum Laplace ( u = 2 u = u) Laplace operator u = 2 u = u: Notasi untuk menyatakan turunan orde dua u(x 1, x 2,, x n ) pada n-dimensi ruang Euclidean. Contohnya: ( 2 u(x 1, x 2,, x n ) = x 2 1 + 2 x 2 2 + + 2 Misalkan terdapat fungsi u(x, y, z), maka didapat u(x, y, z) = ( ) 2 u + 2 u + 2 u. x 2 y 2 z 2 x 2 n ) u.

Solusi PDP Secara umum, solusi PDP adalah nontrivial, akan tetapi ketika sebuah solusi ditemukan, akan sangat mudah untuk membuktikan apakah fungsi tersebut merupakan solusi atau bukan.

Solusi PDP Secara umum, solusi PDP adalah nontrivial, akan tetapi ketika sebuah solusi ditemukan, akan sangat mudah untuk membuktikan apakah fungsi tersebut merupakan solusi atau bukan. Sebagai contoh, untuk melihat u(x, t) = e t x merupakan solusi dari persamaan gelombang u tt u xx = 0, (2.13)

Solusi PDP Secara umum, solusi PDP adalah nontrivial, akan tetapi ketika sebuah solusi ditemukan, akan sangat mudah untuk membuktikan apakah fungsi tersebut merupakan solusi atau bukan. Sebagai contoh, untuk melihat u(x, t) = e t x merupakan solusi dari persamaan gelombang u tt u xx = 0, (2.13) secara sederhananya fungsi solusi tersebut kita substitusikan ke dalam persamaan, sehingga didapat: (e t x ) tt (e t x ) xx = e t x e t x = 0.

Latihan Tunjukkan apakah u(x, t) = sin(x t) merupakan solusi dari persamaan gelombang dibawah ini? u tt u xx = 0, (2.14)

Latihan Tunjukkan apakah u(x, t) = f (x ct) merupakan solusi dari persamaan gelombang dibawah ini? u tt c 2 u xx = 0, (2.15)

Kehomogenan Denisi (PDP tak-homogen) Persamaan diferensial parsial (PDP) dengan fungsi yang belum diketahui (u) dikatakan tak-homogen jika dalam persamaan PDP-nya terdapat term/fungsi lain yang tidak bergantung pada fungsi u.

Kehomogenan Denisi (PDP tak-homogen) Persamaan diferensial parsial (PDP) dengan fungsi yang belum diketahui (u) dikatakan tak-homogen jika dalam persamaan PDP-nya terdapat term/fungsi lain yang tidak bergantung pada fungsi u. Sebagai contoh, persamaan Poisson: u xx (x, y) + u yy (x, y) = f (x, y) merupakan persamaan tak-homogen karena ada fungsi f (x, y) yang tidak bergantung pada fungsi u(x, y).

Kehomogenan Denisi (PDP tak-homogen) Persamaan diferensial parsial (PDP) dengan fungsi yang belum diketahui (u) dikatakan tak-homogen jika dalam persamaan PDP-nya terdapat term/fungsi lain yang tidak bergantung pada fungsi u. Sebagai contoh, persamaan Poisson: u xx (x, y) + u yy (x, y) = f (x, y) merupakan persamaan tak-homogen karena ada fungsi f (x, y) yang tidak bergantung pada fungsi u(x, y). Sedangkan persamaan Laplace: u xx (x, y) + u yy (x, y) = 0 merupakan persamaan yang homogen.

Latihan Tentukan apakah persamaan-persamaan berikut homogen atau non-homogen! u t + u x = 0, persamaan transport (2.16) u t + u x αu xx = 0, persamaan reaksi-difusi (2.17) u t + uu x = 0, persamaan inviscid Burger (2.18) u xx + u yy = f (x, y), persamaan Poisson (2.19) u t + uu x + u xxx = 0, persamaan KdV (2.20) iu t + u xx = 0. persamaan Schrödinger (2.21)

Orde Denisi (Orde) Orde (order) dari PDP adalah orde dari turunan tertinggi yang ada di dalam persamaan itu sendiri.

Orde Denisi (Orde) Orde (order) dari PDP adalah orde dari turunan tertinggi yang ada di dalam persamaan itu sendiri. Secara umum, kita dapat menuliskan persamaan umum PDP orde satu untuk (x, y) sebagai F (x, y, u(x, y), u x (x, y), u y (x, y)) = F (x, y, u, u x, u y ) = 0, (2.22) sedangkan untuk PDP orde dua adalah: F (x, y, u, u x, u y, u xx, u yy ) = 0. (2.23)

Latihan Tentukan Orde dari: u t + u x = 0, persamaan transport (2.24) u t + uu x + u xxx = 0, persamaan KdV (2.25)

Kelinieran PDP dapat ditulis dalam bentuk: L(u) = 0, (2.26) dengan L disebut sebagai sebuah operator.

Kelinieran PDP dapat ditulis dalam bentuk: L(u) = 0, (2.26) dengan L disebut sebagai sebuah operator. Maka contoh persamaan reaksi difusi (2.8), dapat kita tulis menjadi L = + + α 2 t x x 2, dan sehingga Lu sama dengan (2.8).

Kelinieran PDP dapat ditulis dalam bentuk: L(u) = 0, (2.26) dengan L disebut sebagai sebuah operator. Maka contoh persamaan reaksi difusi (2.8), dapat kita tulis menjadi L = + + α 2 t x x 2, dan sehingga Lu sama dengan (2.8). Denisi (PDP Linier) Operator L dikatakan linier jika memenuhi L(u + v) = Lu + Lv, dan L(cu) = clu, (2.27) untuk setiap fungsi u, v dan konstanta c.

Contoh Sebagai contoh, kita akan menunjukkan bahwa apakah persamaan transport u t + u x linier atau tidak?

Contoh Sebagai contoh, kita akan menunjukkan bahwa apakah persamaan transport u t + u x linier atau tidak? Hal ini dapat ditunjukkan dengan, L(u + v) = (u + v) t + (u + v) x = u t + v t + u x + v x = (u t + u x ) + (v t + v x ) = Lu + Lv

Contoh Sebagai contoh, kita akan menunjukkan bahwa apakah persamaan transport u t + u x linier atau tidak? Hal ini dapat ditunjukkan dengan, L(u + v) = (u + v) t + (u + v) x = u t + v t + u x + v x = (u t + u x ) + (v t + v x ) = Lu + Lv dan L(cu) = (cu) t + (cu) x = cu t + cu x = clu. Sehingga berdasarkan Denisi 2.4, persamaan u t + u x persamaan linier. merupakan

Latihan Tunjukkan apakah PDP-PDP berikut linier apa tidak! 1. u t + u x αu xx = 0 2. u t + uu x = 0 3. u xx + u yy = f (x, y) 4. u t + uu x + u xxx

Klasikasi PDP Kalsikasi PDP orde dua Pada PDP dengan turunan orde dua, klasikasi PDP dapat ditentukan dengan mudah.

Klasikasi PDP Kalsikasi PDP orde dua Pada PDP dengan turunan orde dua, klasikasi PDP dapat ditentukan dengan mudah. Diberikan PDP quasilinier orde dua nonhomogen dengan dua variabel bebas: Au xx + Bu xy + Cu yy + Du x + Eu y + Fu = G. (3.1)

Klasikasi PDP Kalsikasi PDP orde dua Pada PDP dengan turunan orde dua, klasikasi PDP dapat ditentukan dengan mudah. Diberikan PDP quasilinier orde dua nonhomogen dengan dua variabel bebas: Au xx + Bu xy + Cu yy + Du x + Eu y + Fu = G. (3.1) Klasikasi (3.1) bergantung pada tanda (sign) dari nilai diskriminan, B 2 4AC sebagai berikut: B 2 4AC Negative Nol Positif Klasikasi Eliptik Parabolik Hiperbolik

Klasikasi PDP Latihan Klasikasikan PDP-PDP berikut ini! 1. u t + u x αu xx = 0 2. u xx + u yy = f (x, y) 3. u t + u x + u xx 4. u t t + u x y + u xx

Aplikasi Aplikasi Beberapa aplikasi PDP dalam kehidupan sehari-hari: Penyebaran panas pada suatu medium Vibrasi senar gitar Pemberian harga Option (Financial Engineering) Gelombang air laut Pertumbuhan bakteri pada media tertentu Penyebaran polusi virus, atau gossip dll

End of presentation!