PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA Model Matematika Fenomena Perubahan

dokumen-dokumen yang mirip
Aljabar Linier, Vektor, dan Eksplorasinya dengan Maple

METODOLOGI PENELITIAN PETERNAKAN

Candi Gebang Permai Blok R/6 Yogyakarta Telp. : ; Fax. :


Komunikasi Keperawatan

Mekanika Robot Berkaki

PENGANTAR AKUNTANSI BERBASIS IFRS

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

MANAJEMEN PROYEK TEKNOLOGI INFORMASI

ISBN: Cetakan Pertama, tahun Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

GENETIKA. : Agus Hery Susanto. Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2011

HUKUM ADMINISTRASI NEGARA

PEMASARAN STRATEGIK Bagaimana Meraih Keunggulan Kompetitif

PENGANTAR DASAR MATEMATIKA REKAYASA, oleh Markoni Hak Cipta 2014 pada penulis

Teori, Kuesioner dan Analisis Data Pemasaran dan Perilaku Konsumen

PENELITIAN OPERASIONAL

PERSAMAAN DIFERENSIAL

ILMU KOMUNIKASI: TEORI & PRAKTIK

Media dan Model-model Pembelajaran Inovatifa

Persamaan Diferensial

ANALISIS SISTEM PENGENDALIAN PROSES

ANALISIS DAN PERANCANGAN UML (Unified Modeling Language) Generated VB.6 Disertai Contoh Studi Kasus dan Interface Web

DASAR-DASAR MATEMATIKA EKONOMI

Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

ENTERPRISE RESOURCE PLANNING

Pengantar Teknologi Informasi

SISTEM KENDALI, oleh Heru Dibyo Laksono, M.T. Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta Telp: ;

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

TEKNOLOGI BROADCASTING TV

KALKULUS LANJUT. Oleh: Prayudi. Edisi Pertama Cetakan pertama, 2009

DEWAN PERWAKILAN DAERAH (DPD)

TEKNOLOGI PENANGANAN PASCAPANEN BUAH-BUAHAN DAN SAYURAN

Sistem Kendali dengan Format Vektor - Matriks

ORGANISASI DAN KEPEMIMPINAN MODERN

REENGINEERING SISTEM INFORMASI

STATISTIKA MATEMATIKA Probabilitas, Distribusi, dan Asimtosis dalam Statistika

Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

APLIKASI EXCEL DALAM VALUASI PERUSAHAAN BERBASIS IFRS : David Wijaya

Pendahuluan

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

MANAJEMEN JARINGAN BERBASIS CISCO SYSTEM

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

TEKNIK PENGOLAHAN AIR

HUKUM ADMINISTRASI NEGARA

UNDANG-UNDANG REPUBLIK INDONESIA NO. 5 TAHUN 2011 TENTANG AKUNTAN PUBLIK

PENGUKURAN DAN PENILAIAN PENDIDIKAN

APLIKASI MATEMATIKA UNTUK FISIKA DAN TEKNIK

TINJAUAN MATA KULIAH... Kegiatan Belajar 2: PD Variabel Terpisah dan PD Homogen Latihan Rangkuman Tes Formatif

Dengan mengucap puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa,

SISTEM INFORMASI MANAJEMEN PENDIDIKAN, oleh Yakub; Vico Hisbanarto Hak Cipta 2014 pada penulis

SERI PERPAJAKAN INDONESIA-6 PPnBM, Revaluasi Aktiva Tetap dan Fasilitas PPh

Buku ini diterbitkan atas kerjasama dengan Untirta Press

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. : info@grahailmu.co.id

TEORI DAN PANDUAN KONSELING GIZI

Strategi Pemodelan Pada Pemecahan Masalah Matematika, oleh Fadjar Shadiq, M.App.Sc. Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A

PENGANTAR KOMBINATORIKA DAN TEORI GRAF

AKUNTANSI DAN PELAPORAN KEUANGAN IMBALAN KERJA. Panduan Penerapan PSAK 24 (Revisi 2010) Tentang Imbalan Kerja

ii Strategi Operasi: untuk Keunggulan Bersaing

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

PRAKTIKUM PAJAK PERTAMBAHAN NILAI LANJUTAN

Biologi Medik BIOLOGI MEDIK. Dra. Agnes Sri Harti, M.Si. Edisi Kedua Cetakan Pertama, 2013

HUKUM KETENAGANUKLIRAN; Tinjauan dari Aspek Keselamatan dan Kesehatan Kerja, oleh Eri Hiswara Hak Cipta 2014 pada penulis

PERPAJAKAN DI INDONESIA

KOMUNIKASI ANTARPRIBADI DAN MEDIANYA Fakta Penelitian Fenomenologi Orang Tua Karir dan Anak Remaja Oleh : Dasrun Hidayat, S.Sos., M.I.Kom.

KALKULUS TINGKAT LANJUT, oleh A.B. Panggabean Hak Cipta 2014 pada penulis

PENGANTAR SISTEM INFORMASI

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

SISTEM INFORMASI MANAJEMEN Konsep Dasar, Analisis dan Metode Pengembangan

PETUNJUK PRAKTIS PENYUSUNAN DOKUMEN Pemanfaatan MS Word 2007 untuk Penyusunan Karya Tulis Ilmiah, Skripsi, Tesis, Disertasi & Laporan Ilmiah

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

UNDANG-UNDANG NO. 15 TAHUN 2011

KENDALI SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MATLAB, oleh Heru Dibyo Laksono, M.T. Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283

HUMAS PEMERINTAH Penulis: : Betty Wahyu Nilla Sari, S.T.P.

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

RUSA TIMORENSIS (CERVUS TIMORENSIS) Dari Hewan Konservasi menjadi Hewan Ternak Menuju Budidaya

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

TEKNIK MENULIS PUISI Panduan Menulis Puisi untuk Siswa, Mahasiswa, Guru dan Dosen

PENGANTAR TEKNIK INDUSTRI oleh Amin Syukron; Muhammad Kholil Hak Cipta 2014 pada penulis

METODOLOGI PENELITIAN SOSIAL

AKUNTANSI KOPERASI Pendekatan Praktis Penyusunan Laporan Keuangan

JARINGAN TRANSPORTASI

PENGANTAR PENDIDIKAN, oleh Nanang Purwanto, S.Pd., M.Pd. Hak Cipta 2014 pada penulis

KETENTUAN UMUM PERPAJAKAN, oleh Agus Suharsono Hak Cipta 2015 pada penulis

Intisari Konsep Kimia Dasar Jilid-1

APLIKASI MATRIKS DAN RUANG VEKTOR, oleh Dr. Adiwijaya Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta Telp: ;

MENJADI PRIBADI RELIGIUS DAN HUMANIS

Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

Perencanaan dan Pengendalian Produksi

PRINSIP DASAR MEKANIKA STRUKTUR

MANAJEMEN SENI PERTUNJUKAN Edis 2, oleh M. Jazuli Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta Telp: ; Fax:

SEISMIC HAZARD UNTUK INDONESIA

KONSEP KELEMBAGAAN BANK SYARIAH

Transkripsi:

PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA Model Matematika Fenomena Perubahan Oleh : Kartono Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2012 Hak Cipta 2012 pada penulis, Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta 55283 Telp. : 0274-889836; 0274-889398 Fax. : 0274-889057 E-mail : info@grahailmu.co.id Kartono PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA; Model Matematika Fenomena Perubahan/Kartono - Edisi Pertama Yogyakarta; Graha Ilmu, 2012 x + 224, 1 Jil. : 26 cm. ISBN: 978-979-756-810-8 1. Matematika I. Judul

KATA PENGANTAR Segala puji dan hormat bagi Tuhan yang Maha Kasih, yang senantiasa melimpahkan kasih dan anugerah-nya sehingga buku yang berjudul Persamaan Diferensial Biasa: Model Matematika Fenomena Perubahan ini dapat terselesaikan dengan baik. Buku ini disusun untuk memenuhi kewajiban peneliti yang telah menerima Program Hibah Penelitian Fundamental DP2M Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi tahun 2007 dan 2009, sehingga buku ini memuat materi-materi hasil kajian referensi terpilih dan hasil-hasil penelitian sebagai materi pengayaan. Buku ini ditulis dengan harapan dapat memenuhi kriteria buku berbasis riset. Di samping membahas metode-metode penyelesaian persamaan diferensial biasa, baik analitik maupun numerik, secara manual maupun menggunakan bantuan software, fokus pembahasan dalam buku ini diharapkan mampu memotivasi dan membangun kompetensi dalam menerapkan persamaan diferensial biasa sebagai model matematika dalam menyelesaikan masalah nyata. Dengan semakin banyak mengenal contoh model matematika yang berbentuk persamaan diferensial biasa akan semakin mengerti mengapa persamaan diferensial harus dipelajari. Hal ini tidak mengherankan karena persamaan diferensial memang memodelkan perilaku atau fenomena perubahan, dan yang pasti terjadi di dunia nyata adalah perubahan itu sendiri. Melalui berbagai metode penyelesaian dari referensi terpilih, akhirnya fungsi yang belum diketahui mempunyai perilaku perubahan yang dimodelkan oleh persamaan diferensial itu akan ditemukan. Setelah fungsi yang semula belum diketahui dan akhirnya ditemukan, yang disebut solusi maka konsep-konsep dalam kalkulus dapat diterapkan. Jadi persamaan diferensial merupakan ujung tombak dalam menerapkan konsep matematika untuk menyelesaikan masalah fenomena perubahan di dunia nyata. Kenyataan menunjukkan bahwa perubahan (meningkat atau menyusut, bertumbuh atau berkurang) merupakan fenomena yang terjadi di kehidupan nyata sehari-hari. Oleh karena itu, khalayak sasaran buku

vi Persamaan Diferensial Biasa; Model Matematika Fenomena Perubahan ini mencakup hampir semua kalangan dari berbagai bidang ilmu antara lain Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Teknik (Rekayasa), Ekonomi, Keuangan, Kedokteran, Kesehatan, Peternakan, Perikanan, Pertanian, bahkan Psikologi. Di dunia nyata, yang sering diketahui adalah laju (tingkat) perubahan dari satu variabel terhadap perubahan variabel lain yang mempunyai hubungan fungsional. Dalam situasi ini, mencari yang mempunyai laju perubahan itu menjadi masalah yang cukup rumit dan disinilah peranan persamaan diferensial sangat besar untuk menyelesaikan masalah tersebut. Penghargaan dan ucapan terima kasih kepada DP2M Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi yang telah memberikan dana hibah penelitian fundamental dan kesempatan untuk mengembangkan ilmu pengetahuan. Kepada Rektor dan Ketua Lembaga Penelitian Universitas Diponegoro Semarang, penulis mengucapkan terima kasih atas kepercayaan dan pembinaan yang diberikan yang memampukan penulis untuk mengembangkan diri di bidang penelitian. Kepada Dekan FMIPA Universitas Diponegoro Semarang dan teman-teman sejawat yang tergabung dalam tim penelitian, penulis mengucapkan terima kasih atas segala kerja sama yang terjalin baik. Terima kasih yang tak terhingga kepada istriku tercinta, Dwi Endang Sujati, S.Th, M.Hum, yang selalu memberikan motivasi agar buku ini dapat selesai dan segala koreksinya terhadap pemakaian bahasa Indonesia yang baik dan benar. Untuk anak-anakku tercinta: Intan Kurnia Putri, Berlian Adi Putra, dan Safira Widya Christy atas segala pengertiannya, papa mengucapkan terima kasih. Buku ini kupersembahkan untuk kalian semua. Kepada pihak penerbit, penulis mengucapkan terima kasih atas kepercayaan dan kerja samanya sehingga buku ini dapat diterbitkan dengan harapan dapat berguna bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Penulis mohon dimaafkan atas kesalahan/kekurangan, baik secara akademis maupun tata tulisnya. Semarang, September 2011 Kartono

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR v DAFTAR ISI vii BAB 1 PERSAMAAN DIFERENSIAL SEBAGAI MODEL MATEMATIKA 1 1.1 Pengertian Persamaan Diferensial 1 1.2 Masalah Syarat Awal dan Syarat Batas 5 1.3 Peranan Persamaan Diferensial dalam Pemodelan Matematika Masalah Nyata 9 1.4 Beberapa Contoh Model Matematika yang Berbentuk Persamaan Diferensial Biasa 12 1.5 Konstruksi Model Matematika melalui Penelitian Empiris 21 1.6 Konstruksi Model Matematika melalui Penelitian Kepustakaan 25 1.7 Soal Latihan 27 BAB 2 PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE PERTAMA 29 2.1 Pengertian Persamaan Diferensial Orde Pertama 29 2.2 Persamaan dengan Variabel Terpisah 30 2.3 Persamaan Diferensial Homogen 32 2.4 Persamaan Diferensial dengan M(x,y) dan N(x,y) adalah Linier tetapi tidak Homogen 33 2.5 Persamaan Diferensial Eksak 37 2.6 Persamaan Diferensial Linier Orde Pertama 40 2.7 Trayektori 42 2.8 Metode Deret Pangkat pada Persamaan Diferensial Orde Pertama 44 2.9 Persamaan Diferensial Orde Pertama Derajat Tinggi 48 2.10 Penyelesaian Model Matematika 52 2.11 Soal Latihan 61

viii Persamaan Diferensial Biasa; Model Matematika Fenomena Perubahan BAB 3 PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE ke-n DENGAN KOEFISIEN KONSTANTA 63 3.1 Persamaan Diferensial Linier Orde Kedua dengan Koefisien Konstanta 63 3.2 Masalah Nilai Awal Orde Kedua 65 3.3 Perilaku Solusi Persamaan Diferensial Linier Orde Kedua Homogen dengan Koefisien Konstanta 67 3.4 Persamaan Diferensial Linier Orde ke-n dengan Koefisien Konstanta 70 3.5 Beberapa Aplikasi Persamaan Diferensial Biasa Orde Kedua 84 3.6 Soal Latihan 94 Bab 4 PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER DENGAN KOEFISIEN VARIABEL 97 4.1 Persamaan Euler-Cauchy 97 4.2 Persamaan Diferensial Linier Orde ke-n dengan Koefisien Variabel 100 4.3 Metode Deret Pangkat dalam Penyelesaian Persamaan Diferensial Orde Kedua 104 4.4 Soal Latihan 117 Bab 5 SISTEM PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER 119 5.1 Sistem Persamaan Diferensial Linier Orde Pertama 119 5.2 Metode Penyelesaian Sistem Persamaan Diferensial Linier 122 5.3 Sistem Otonom 136 5.4 Contoh Aplikasi 145 5.5 Soal Latihan 153 Bab 6 PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA DENGAN METODE NUMERIK 155 6.1 Solusi Aproksimasi 155 6.2 Metode Euler 156 6.3 Metode Euler yang Diperbaiki 159 6.4 Metode Runge-Kutta 163 6.5 Solusi Numerik untuk Persamaan Diferensial Orde Kedua 166 6.6 Metode Numerik untuk Sistem Persamaan Diferensial Orde Pertama 173 6.7 Soal Latihan 175 Bab 7 PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL DENGAN SOFTWARE 177 7.1 Penyelesaian Persamaan Diferensial Orde Pertama dengan Maple 177 7.2 Penyelesaian Persamaan Diferensial Linier Orde Kedua dengan Aplikasi Maple 189 7.3 Penyelesaian Persamaan Diferensial Linier Orde yang Lebih Tinggi dengan Maple 193 7.4 Aplikasi Maple pada Sistem Persamaan diferensial 196

Daftar Isi ix 7.5 Aplikasi Maple untuk Solusi Deret Pangkat 200 7.6 Aplikasi Maple dalam Penyelesaian Persamaan Diferensial dengan Transformasi Laplace 202 7.7 Metode Numerik untuk Persamaan diferensial dengan Maple 206 7.8 Analisis Dnamik Epidemik dalam Contoh 5.16 212 7.9 Soal Latihan 216 DAFTAR PUSTAKA 217 DAFTAR INDEKS 219 TENTANG PENULIS 223 -oo0oo-

x Persamaan Diferensial Biasa; Model Matematika Fenomena Perubahan