MENAKSIR NILAI INTEGRAL BESAR ABSTRACT. This article discusses a new method to estimate the value of the integral of the form.

dokumen-dokumen yang mirip
PERLUASAN METODE INTEGRASI HASIL-KALI BERTIPE TRAPESIUM. Eko Budiansyah 1 ABSTRACT

Teorema Dasar Integral Garis

MA3231 Analisis Real

METODE NEWTON-COTES TERTUTUP BERDASARKAN TURUNAN PADA TITIK TENGAH. Haryono Ismail ABSTRACT

INTEGRAL. Bogor, Departemen Matematika FMIPA IPB. (Departemen Matematika FMIPA IPB) Kalkulus I Bogor, / 45

12. LUAS DAERAH DAN INTEGRAL

METODE TRAPESIUM TERKOREKSI KOMPOSIT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA LINEAR JENIS KEDUA. Fitra Anugrah 1, Zulkarnain 2 ABSTRACT

METODE ITERASI DUA LANGKAH BERDASARKAN ATURAN KUADRATUR BARU UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Meutia Raya Fitri 1 ABSTRACT

PAM 252 Metode Numerik Bab 6 Pengintegralan Numerik

15. INTEGRAL SEBAGAI LIMIT

Integral Tak Wajar. Ayundyah Kesumawati. March 25, Prodi Statistika FMIPA-UII

Skew- Semifield dan Beberapa Sifatnya 1

BAB II LANDASAN TEORI

matematika PEMINATAN Kelas X FUNGSI LOGARITMA K-13 A. Definisi Fungsi Logaritma

ANALISIS NUMERIK. Inter polasi. SPL simultan. Akar Persama. linear

DETERMINAN DAN INVERS MATRIKS BLOK 2 2

DETERMINAN. Misalkan A adalah suatu matriks persegi. a) Jika A memiliki satu baris atau satu kolom bilangan nol, maka det(a) = 0.

SOLUSI POLINOMIAL PERSAMAAN INTEGRO-DIFERENSIAL FREDHOLM LINEAR DENGAN KOEFISIEN KONSTAN ABSTRACT

MA3231 Analisis Real

14. SIFAT-SIFAT INTEGRAL RIEMANN

SISTEM BILANGAN REAL. 1. Sifat Aljabar Bilangan Real

STRATEGI PENGAJARAN MATEMATIKA UNTUK MENENTUKAN AKAR-AKAR PERSAMAAN KUADRAT

APLIKASI INTEGRAL PENERAPAN INTEGRAL. Luas daerah kelengkungan

APLIKASI INTEGRAL PENERAPAN INTEGRAL. Luas daerah kelengkungan

Integral Tak Tentu dan Integral Tertentu

3. LIMIT DAN KEKONTINUAN

LIMIT FUNGSI DAN KEKONTINUAN

3. LIMIT DAN KEKONTINUAN. INF228 Kalkulus Dasar

MENENTUKAN AKAR-AKAR PERSAMAAN PANGKAT EMPAT. Supriyono Jurusan Pendidikan Matematika FKIP Universitas Muhammadiyah Purworejo.

r x = 0. Koefisien-koefisien persamaan yang dihasilkan adalah analitik pada x = 0. Jadi dapat kita gunakan metode deret pangkat.

METODE ANALISIS HOMOTOPI UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL LINEAR ABSTRACT

7. Ruang L 2 (a, b) f(x) 2 dx < }.

INTEGRAL. Misalkan suatu fungsi f(x) diintegralkan terhadap x maka di tulis sebagai berikut:

LIMIT DAN KONTINUITAS

3. LIMIT DAN KEKONTINUAN

Integral Kompleks (Bagian Kesatu)

Bab a. maka notasi determinan dari matriks A ditulis : det (A) atau. atau A.

PROBLEM SOLVING TERKAIT DENGAN KELAS X SEMESTER 1 PADA STANDAR KOMPETENSI (SK) 1.

INTEGRAL FOURIER KED. Diasumsikan syarat-syarat berikut pada f(x): 1. f x memenuhi syarat Dirichlet pada setiap interval terhingga L, L.

SIMAK UI 2011 Matematika Dasar

6. Himpunan Fungsi Ortogonal

TURUNAN FUNGSI. LA - WB (Lembar Aktivitas Warga Belajar) MATEMATIKA PAKET C TINGKAT VI DERAJAT MAHIR 2 SETARA KELAS XI

RUMUS HERON DAN RUMUS BRAHMAGUPTA

VEKTOR. 1. Pengertian Vektor adalah besaran yang memiliki besar (nilai) dan arah. Vektor merupakan sebuah ruas garis yang

1) BENTUK UMUM DAN BAGIAN-BAGIAN PERSAMAAN KUADRAT Bentuk umum persamaan kuadrat adalah seperti di bawah ini:

METODE ALTERNATIF BARU UNTUK MENGHITUNG DETERMINAN MATRIKS ORDE 3 X 3

LUAS DAERAH APLIKASI INTEGRAL TENTU. Indikator Pencapaian Hasil Belajar. Ringkasan Materi Perkuliahan

METODE POLINOMIAL TAYLOR DAN ESTIMASI ERROR UNTUK PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA-FREDHOLM CAMPURAN. Ramadhani Syaputri 1, Zulkarnain 2 ABSTRACT

CONTOH SOLUSI BEBERAPA SOAL OLIMPIADE MATEMATIKA Oleh: Wiworo, S.Si, M.M. 3. Untuk k 2 didefinisikan bahwa a

FISIKA BESARAN VEKTOR

didefinisikan sebagai bilangan yang dapat ditulis dengan b

BAB: PENERAPAN INTEGRAL Topik: Volume Benda Putar (Khusus Kalkulus 1)

Solusi Pengayaan Matematika

Kerjakan di buku tugas. Tentukan hasil operasi berikut. a. A 2 d. (A B) (A + B) b. B 2 e. A (B + B t ) c. A B f. A t (A t + B t ) Tes Mandiri

PEMANTAPAN BELAJAR SMA BBS INTEGRAL

LEMBAR KEGIATAN SISWA. : Menemukan Teorema Pythagoras Sekolah/Satuan Pendidikan:... Kelas/Semester :... Anggota Kelompok :

Aljabar Linier & Matriks. Tatap Muka 3

Rumus Luas Daerah Segi Empat Sembarang? Oleh: Al Jupri Dosen Jurusan Pendidikan Matematika Universitas Pendidikan Indonesia

matematika WAJIB Kelas X RASIO TRIGONOMETRI Kurikulum 2013 A. Definisi Trigonometri

2. PERSAMAAN, PERTIDAKSAMAAN DAN FUNGSI KUADRAT

M A T R I K S. Oleh: Dimas Rahadian AM, S.TP. M.Sc.

Hendra Gunawan. 30 Oktober 2013

SUKU BANYAK ( POLINOM)

INTEGRAL TAK TENTU. x x x

BAB II LANDASAN TEORI

PERSAMAAN DAN PERTIDAKSAMAAN LOGARITMA

BAB III METODE METODE DEFUZZYFIKASI

CHAPTER 1 EXPONENTS, ROOTS, AND LOGARITHMS

III. LIMIT DAN KEKONTINUAN

(c) lim. (d) lim. (f) lim

matematika K-13 TEOREMA FAKTOR DAN OPERASI AKAR K e l a s

Antiremed Kelas 11 Matematika

Suku banyak. Akar-akar rasional dari

Limit & Kontinuitas. Oleh: Hanung N. Prasetyo. Calculus/Hanung N. Prasetyo/Politeknik Telkom Bandung

FUNGSI TRANSENDEN. Definisi 1 Fungsi logaritma natural, ditulis sebagai ln, didefenisikan dengan

BAB 7. LIMIT DAN LAJU PERUBAHAN

PENGAYAAN MATEMATIKA SOLUSI SOAL-SOAL LATIHAN 1

RANGKUMAN INTEGRAL. Di Susun Oleh : Syaiful Hamzah Nasution, S.Si., S.Pd.

AUTOMATA SEBAGAI MODEL PENGENAL BAHASA

ATURAN NEWTON-COTES TERTUTUP DENGAN KOREKSI PADA UJUNG INTERVAL. Rifaldi Putra ABSTRACT

Penyelesaian Persamaan Kuadrat 1. Rumus abc Rumus menentukan akar persamaan kuadrat ax 2 bx c 0; a, b, c R dan a 0

MATEMATIKA IPA PAKET A KUNCI JAWABAN

Antiremed Kelas 11 Matematika

PELATIHAN INSTRUKTUR/PENGEMBANG SMU TANGGAL 28 JULI s.d. 10 AGUSTUS 2003 SUKU BANYAK. Oleh: Fadjar Shadiq, M.App.Sc.

3.1 Permutasi. Secara umum, bilangan-bilangan pada {1, 2,, n} akan mempunyai n! permutasi

Matematika SMA (Program Studi IPA)

Integral Numerik. Sunkar E. Gautama, 2013

Kegiatan Belajar 5. Aturan Sinus. Kegiatan 5.1

BAB 1 PERSAMAAN DAN PERTIDAKSAMAAN. Standar Kompetensi Mahasiswa memahami konsep dasar sistem bilangan real (R)

MATEMATIKA DASAR. 1. Jika x 1 dan x 2 adalah penyelesaian. persamaan Diketahui x 1 dan x 2 akar-akar persamaan 6x 2 5x + 2m 5 = 0.

PERBAIKAN ATURAN KUADRATUR NEWTON-COTES TERTUTUP. Dina Oktavieny 1, Bustami 2 ABSTRACT

E. INTEGRASI BAGIAN ( PARSIAL )

KALKULUS I Dr. Wuryansari Muharini Kusumawinahyu Program Sarjana Matematika Universitas Brawijaya

TEORI DEFINITE INTEGRAL

PERSAMAAN KUADRAT, FUNGSI KUADRAT DAN PERTIDAKSAMAAN KUADRAT

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR DENGAN MENGGUNAKAN DETERMINAN (ATURAN CRAMER)

PEMBAHASAN SOAL OSN MATEMATIKA SMP 2013 TINGKAT KABUPATEN

Solusi Pengayaan Matematika Edisi 4 Januari Pekan Ke-4, 2007 Nomor Soal: 31-40

Deret Fourier. (Pertemuan X) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Jarak Titik, Garis dan Bidang dalam Ruang

Transkripsi:

MENAKSIR NILAI INTEGRAL BESAR Muty Prtmi 1, M.Ntsir, Agusni 1 Mhsisw Progrm Studi S1 Mtemtik Dosen Jurusn Mtemtik Fkults Mtemtik dn Ilmu Pengethun Alm Universits Riu Kmpus Binwidy Peknbru (893), Indonesi mutyprtmi9@yhoo.co.id ABSTRACT This rticle discusses new method to estimte the vlue of the integrl of the form exp(f(x))dx, where M nd x > 0. The discussion includes the reduction method with First Approximtion nd Further Approximtions. Furthermore, supported by few exmple of the use of this new method. Keywords: First pproximtion, further pproximtions, integrl estimtion. ABSTRAK Artikel ini membhs tentng metode bru untuk menksir nili integrl tentu dengn bentuk exp(f(x))dx, dimn M dn x > 0. Pembhsn meliputi penurunn metode dengn Aproksimsi wl dn Aproksimsi lnjut. Selnjutny didukung dengn beberp contoh penggunn metode bru. Kt kunci: Aproksimsi wl, proksimsi lnjut, estimsi integrl. 1. PENDAHULUAN Secr umum dlm klkulus, bentuk integrl dri fungsi f pd [,b] sebgi berikut b f(x)dx. (1) Berdsrkn klkulus dijelskn jik f(x) dlh fungsi kontinu pd [, b], mk integrl (1) d. Slh stu cr untuk menyelesikn integrl dengn menggunkn metode numerik dlh dengn mengproksimsi integrl(1) dengn cr menggnti JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 145

f(x) dengn fungsi proksimsi yng mn integrlny d. Du metode numerik yng pling sering digunkn untuk mengevlusi integrl (1) dlh turn trpesium dn turn Simpson. Aturn trpesium menggunkn interpolsi polinomil liner untuk mengproksimsi f(x) pd [,b]. Kemudin dengn memprtisi intervl [,b] menjdi n subintervl dn mislkn h = (b )/n dlh pnjng tip subintervl, bentuk umum turn trpesium dlh [ 1 T n (f) = h f(x 0)+f(x 1 )+f(x )+ +f(x n 1 )+ 1 ] f(x n), dengn x j = +jh dlh titik khir dri subintervl, untuk j = 0,1,...,n. Sedngkn turn Simpson menggunkn interpolsi polinomil kudrtik untuk mengproksimsi f(x) pd [, b]. Mislkn n dlh bilngn bult genp dn mislkn h = (b )/n pnjng tip subintervl, bentuk umum turn Simpson dlh S n (f) = h 3 [f(x 0)+4f(x 1 )+f(x )+4f(x 3 )+f(x 4 ) + + f(x n )+4f(x n 1 )+f(x n )], dengn x j = +jh, untuk j = 0,1,...,n. Aturn trpesium dn turn Simpson memiliki kekurtn yng bergntung pd bnyk subintervl n, semkin besr n mk semkin besr kekurtn dri kedu turn tersebut. Aturn trpesium dn turn Simpson tidk bis digunkn pd integrl besr seperti pd persmn (1) pbil b, mk untuk menyelesikn integrl besr perlu dicri teknis lterntif lin. Pd rtikel ini, di bgin du dn tig dibhs metode bru yitu dengn Aproksimsi wl dn Aproksimsi lnjut untuk menemukn estimsi pd integrl (1) yng merupkn review dri rtikel Ir Rosenholtz[4], dengn judul Estimting Lrge Integrls: The Bigger They Are, The Hrder They Fll, kemudin dilnjutkn di bgin empt melkukn uji komputsi. Dikethui integrl dengn bentuk. APROKSIMASI AWAL exp(f(x))dx, () dimn integrl kn menuju tk hingg jik M dn x dlh bilngn positif. Aproksimsi wl dlm menksir nili integrl () dlh exp(f(m)). (3) f (M) JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 146

y y = g(x) = exp(f(x)) LusABC = exp(f(m)) f (M) (M,g(M)) = (M,exp(f(M))) C A M g(m) g (M) = M 1 f (M) M B x Gmbr 1: Ilustrsi Kelykn Estimsi Awl Untuk mengethui bgimn terbentukny estimsi (3), gmbrlh fungsi positif dimn fungsi tersebut fungsi nik, terbuk ke ts, dn menuju tk hingg jik x. Mislkn fungsi tersebut dlh g(x) = exp(f(x)). Kemudin pilih nili besr M dn gunkn metode Newton (pd Gmbr 1). Kemudin but gris tngen menyinggung kurv pd titik (M,g(M)) = (M,exp(f(M))) dn memotong sumbu-x pd M g(m)/g (M) = M 1/f (M). Perhtikn segitig ABC yng dihsilkn mempunyi lus (1/)exp(f(M))/f (M), tu setengh dri estimsi wl (3). Hl itu berrti lus re di bwh kurv tetpi di ts gris tngen kirkir telh diestimsi oleh estimsi wl (3) jug. Teorem 1 (Aproksimsi Awl) [4] Mislkn I(M) = exp(f(x))dx dn = exp(f(m))/f (M), dimn f merupkn fungsi kontinu terdiferensilkn du kli pd [, ). Andikn Mk /I(M) = 1. f (x) > 0 untuk x, dn [f (x)] = 0. Untuk membuktikn Teorem 1 dilkukn dengn cr : Bukti 1. Andikn jik = L, mk L = 0. x [f (x)] Jik f dnf positif, mk g(x) = 1 positif. Dri Teorem Uji Nik/Turun f (x) [, h. 135], kren f (x) > 0 untuk semu x [, ), mk f(x) dlh fungsi JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 147

nik. Selnjutnyfungsiturun jikg (x) = f (x) < 0. Kreng(x) 0mkg(x) [f (x)] terbts di bwh. Kemudin g(x) mempunyi it, ktkn M, untuk x. Kemudin 0 = [g(x+1) g(x)]. (4) Dri Teorem Nili Rt-rt [h. 15-16]koko, terdpt c x di ntr x dn x+1, diperoleh g(x+1) g(x) = g (c x )(1) g(x+1) g(x) = f (c x ) [f (c x )] [g(x+1) g(x)] = f (c x ) [f (c x )], (5) dn jik f (x) [f (x)] = L, mk f (c x ) = L. Mk dri persmn (4) dn [f (c x )] persmn (5) diperoleh bhw L = 0 = L. Kren f(x) dlh fungsi nik, mk diperoleh bhw I(M) menuju. Kemudin = ( [f (M)] f (M) ) exp(f(m)) [f (M)] ( ) = 1 f (M) exp(f(m)), [f (M)] dn berdsrkn Teorem Dsr Klkulus [3, h. 38-385], I (M) = exp(f(m)). Kemudin diperoleh ( ) I (M) = 1 f (M) [f (M)] ( ) I (M) = 1 f (M) [f (M)] I (M) = 1. = 1 f (M) [f (M)] Berdsrkn Aturn L Hôspitl [, h. 163], diperoleh bhw I(M) = I (M) = 1. (6) JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 148

Bukti. Berdsrkn integrl dri persmn diperoleh sebgi berikut ( ) 1 I(M) = exp(f(x))dx = (f (x)exp(f(x))dx), (7) f (x) integrlkn secr prsil persmn 7, mislkn dv = f (x)exp(f(x))dx dn u = 1/f (x), diperoleh dn diperoleh I(M) = udv = 1 M f (x) exp(f(x)) M ( ) + exp(f(x))dx [f (x)] ( exp(f(m)) = exp(f()) ) ( ) + exp(f(x))dx f (M) f () [f (x)] ( ) I(M) = ( A())+ exp(f(x))dx, [f (x)] I(M) = A()+ ( [f (x)] ) exp(f(x))dx. Andikn ǫ dlh bilngn rel positif. Pilih X 1 sedemikin hingg jik x X 1 mk f (x) < ǫ/. Kemudin pilih X [f sedemikin hingg (x)] ( X1 ) [f (x)] exp(f(x))dx A() < ǫ I(X ). Kemudin jik M mx{x 1,X }, ( X1 ( ) ) I(M) 1 [f (x)] L exp(f(x))dx A() I(M) Terbukti bhw I(M) = 1. X + 1 [f (x)] exp(f(x))dx I(M) I(M) 1 < ǫ + ǫ = ǫ. JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 149

3. APROKSIMASI LANJUT Aproksimsi lnjut untuk menksir nili integrl () berwl dri Teorem 1 (Teorem Aproksimsi Awl). Mislkn A 0 (M) = exp(f(m)) dn A 1 (M) = = exp(f(m)). Dri persmn (6) diperoleh bhw f (M) A 1 (M) exp(f(x))dx A 1 (M) exp(f(x))dx I(M) = Kemudin dri persmn (8) diperoleh bhw A 1 (M) exp(f(x))dx I (M) = 1 = exp(f(m)) = 1 A = 1(M) A 0 (M) A = 1(M) A 0 (M) exp(f(x))dx = = 1. (8) A 1 (M)A 0 (M). (9) A 1(M) Mislkn A (M) = A 1(M)A 0 (M), mk proksimsi lnjut untuk menksir nili A 1(M) integrl () dlh A (M). Jdi, secr umum dpt dinytkn bhw metode bru menggunkn proksimsi lnjut untuk menksir nili integrl () dlh A 0 (M) = exp(f(m)) A 1 (M) = A 0(M) f (M). =. A n+1 (M) = A n(m)a 0 (M). A n(m) (10) JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 150

4. KOMPUTASI NUMERIK Berikut ini kn dilkukn uji komputsi estimsi dri 0 10 N 0 exp(x )dx dn exp(exp(x))dx dlm hl jumlh perhitungn nili fungsi dengn menggunkn brisn estimsi dri metod bru. 10 N Tbel 1: Estimsi dri exp(x )dx 0 N = 1 N = N = 3 N = 4 A 1.34405857091 10 4 B 1.3508163408 10 4 C 1.35088085866 10 4 A 4.4034091183 10 4340 B 4.403699430 10 4340 C 4.403693163 10 4340 A 1.51660769840 10 43491 B 1.51660845671 10 43491 C 1.51660845671 10 43491 A 7.7498837334 10 4349443 B 7.74988377199 10 4349443 C 7.74988377199 10 4349443 Tbel 1 merupkn nili estimsi yng diperoleh dri persmn (10) dengn menggunkn Mple 13. Dri persmn (10) diperoleh sebgi berikut M =10 N, A =A 1 (M) = exp(m )exp(m ), (M)exp(M ) B =A (M) = M exp(m ) M 1, C =A 3 (M) = M(M 1)exp(M ). 4M 4 4M 1 Dpt diliht bhw dengn menggunkn metode bru, jumlh perhitungn nili fungsi menjdi lebih singkt. Berdsrkn Tbel 1 dpt diliht bhw nili estimsi untuk N = 1,,3 dn 4 dlh 1.35088085866 10 4, 4.403693163 10 4340, 1.51660845671 10 43491, dn 7.74988377199 10 4349443 berturut-turut. Sedngkn untuk N 5 Mple 13 tidk dpt menunjukkn hsil estimsi. JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 151

Tbel : Estimsi dri exp(exp(x))dx 0 M = 10 M = 0 A 4.619395368 10 9561 B 4.611745351 10 9561 C 4.61174630 10 9561 A 3.105399393 10 10704558 B 3.1053993933 10 10704558 C 3.1053993933 10 10704558 Tbel merupkn nili estimsi yng diperoleh dri persmn (10) dengn menggunkn Mple 13. Dri persmn (10) diperoleh sebgi berikut M =10 N, A =A 1 (M) = exp(exp(m))exp(exp(m)), exp(exp(m)+(m)) B =A (M) = exp(exp(m)) exp(m) 1, C =A 3 (M) = (exp(m) 1)exp(exp(M)). exp(m)(exp(m) ) Dpt diliht bhw dengn menggunkn metode bru, jumlh perhitungn nili fungsi menjdi lebih singkt. Berdsrkn Tbel 1 dpt diliht bhw nili estimsi untuk M = 10 dn 0 dlh 4.61174630 10 9561 dn 3.1053993933 10 10704558 berturut-turut. Sedngkn untuk M > 0 Mple 13 tidk dpt menunjukkn hsil estimsi. Dri hsil komputsi numerik, dpt disimpulkn bhw dengn menggunkn metode bru dpt menksir nili estimsi dri integrl besr yng fungsiny eksponensil dengn jumlh perhitungn nili fungsi yng cukup kecil dibndingkn dengn turn trpesium dn Simpson, meskipun hsil estimsi ny mendekti hsil dri turn trpesium dn Simpson. DAFTAR PUSTAKA [1] Atkinson, K. E. 199. Elementry Numericl Anlysis, Second Edition. John Wiley & Son, Inc., New York. [] Mrtono, K. 1999. Klkulus. Erlngg, Jkrt. [3] Stewrt, J. 1998. Klkulus, Edisi Keempt:Jilid 1. Terj. dri Clculus, Fourth Edition, oleh Susil, I.N. & Gunwn, H. Penerbit Erlngg, Jkrt. JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 15

[4] Rosenholtz, I. 001. Estimting Lrge Integrls: The Bigger They Are, The Hrder They Fll. The College Mthemtics Journl, 3 (5): 3-39. JOM FMIPA Volume No. 1 Februri 015 153