13 Segi-Tak-Terhingga dan Fraktal

dokumen-dokumen yang mirip
7 Sisi dan Titik Sudut Bangun Datar

9 Menghitung Besar Sudut di Titik Sudut

8 Lintasan, Kurva Mulus, dan Titik Singular

10 Grafik Sudut Deviasi Bangun Datar

3 Antiphon dan Eudoxus Turun Tangan 13

Gara-Gara Hantu Lingkaran. Hendra Gunawan

TURUNAN, EKSTRIM, BELOK, MINIMUM DAN MAKSIMUM

BAB I PENDAHULUAN. Salah satu kajian menarik dalam analisis adalah teori himpunan.

Kuliah Umum: LINGKARAN DAN SEGI TAK TERHINGGA

11 Lebih Jauh tentang Lingkaran

14 Menghitung Volume Bangun Ruang

4 Jasa Besar Euclid. 4 Jasa Besar Euclid 19

15 Polihedron Reguler dan Rumus Euler

KALKULUS MULTIVARIABEL II

MA3231. Pengantar Analisis Real. Hendra Gunawan, Ph.D. Semester II, Tahun

5. Aplikasi Turunan MA1114 KALKULUS I 1

5 Archimedes Bergelut dengan Lingkaran

BAB 5 PENGGUNAAN TURUNAN

BAB I VEKTOR DALAM BIDANG

Persamaan dan Pertidaksamaan Linear

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

Catatan Kuliah MA1123 Kalkulus Elementer I

KALKULUS I MUG1A4 PROGRAM PERKULIAHAN DASAR DAN UMUM (PPDU) TELKOM UNIVERSITY V. APLIKASI TURUNAN

5.1 Menggambar grafik fungsi

BAB II VEKTOR DAN GERAK DALAM RUANG

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

Fungsi Analitik (Bagian Pertama)

TURUNAN FUNGSI TRIGONOMETRI

Hendra Gunawan. 2 Oktober 2013

PROBABILITAS &STATISTIK. Oleh: Kholistianingsih, S.T., M.Eng.

MA3231 Analisis Real

Sistem Bilangan Ri l

BAB VI. PENGGUNAAN INTEGRAL. Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia

Pertemuan 6 APLIKASI TURUNAN

12 Bangun Datar Mirip Lingkaran

INTERVAL, PERTIDAKSAMAAN, DAN NILAI MUTLAK

PENGANTAR ANALISIS REAL

Sistem Bilangan Riil

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

KALKULUS BAB II FUNGSI, LIMIT, DAN KEKONTINUAN. DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA Universitas Indonesia

MA5032 ANALISIS REAL

Asimtot.wordpress.com FUNGSI TRANSENDEN

BAGIAN PERTAMA. Bilangan Real, Barisan, Deret

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

BAB III PEMODELAN PERSAMAAN INTEGRAL PADA ALIRAN FLUIDA

BAB III LIMIT DAN KEKONTINUAN FUNGSI

Hendra Gunawan. 11 Oktober 2013


KISI KISI LOMBA KOMPETENSI SISWA SMK TINGKAT PROVINSI JAWA TIMUR 2014

PERTEMUAN KE-6 LIMIT FUNGSI

TUGAS MATEMATIKA INDUSTRI APLIKASI INTEGRAL DI BIDANG EKONOMI DAN KETEKNIKAN

6 Menguak Misteri Bilangan π

PERTIDAKSAMAAN PECAHAN

KALKULUS MULTIVARIABEL II

Gara-Gara Hantu Lingkaran. Hendra Gunawan

Sistem Bilangan Real. Pendahuluan

Matematika I: APLIKASI TURUNAN. Dadang Amir Hamzah. Dadang Amir Hamzah Matematika I Semester I / 70

Kalkulus II. Diferensial dalam ruang berdimensi n

Hendra Gunawan. 5 Maret 2014

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

MA1121 Pengantar Matematika

PENGGUNAAN TURUNAN. Agustina Pradjaningsih, M.Si. Jurusan Matematika FMIPA UNEJ

MODUL PEMBELAJARAN ANALISIS VARIABEL KOMPLEKS 2/22/2012 IKIP BUDI UTOMO MALANG ALFIANI ATHMA PUTRI ROSYADI

BAB 1. PENDAHULUAN KALKULUS

Geometri dalam Ruang, Vektor

BAB 2 PERSAMAAN DAN PERTIDAKSAMAAN LINEAR

11. FUNGSI MONOTON (DAN FUNGSI KONVEKS)

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

Hendra Gunawan. 8 November 2013

TERAPAN TURUNAN. Bogor, Departemen Matematika FMIPA IPB. (Departemen Matematika FMIPA IPB) Kalkulus I Bogor, / 61

(b) M merupakan nilai minimum (mutlak) f apabila M f(x) x I..

: D C adalah fungsi kompleks dengan domain riil

Pembahasan Soal SBMPTN 2014 SELEKSI BERSAMA MASUK PERGURUAN TINGGI NEGERI. Disertai TRIK SUPERKILAT dan LOGIKA PRAKTIS

Mahasiswa memahami konsep tentang gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan

Open Source. Not For Commercial Use

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

MA2111 PENGANTAR MATEMATIKA Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

Penyajian Data dalam Bentuk Tabel

MATEMATIKA DASAR TAHUN 1987

BAB II LANDASAN TEORI

SATUAN ACARA PERKULIAHAN PROGRAM KOMPETENSI GANDA DEPAG S1 KEDUA PROGRAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA

Sedangkan bilangan real yang tidak dapat dinyatakan sebagai pembagian dua bilangan bulat adalah bilangan irasional, contohnya

AFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii SOAL - SOAL... 2 PEMBAHASAN... 19

Pertemuan : 9 Materi : Teorema Green Bab IV. Teorema Green, Teorema Divergensi Gauss, dan Teorema Stokes

PENGGUNAAN TURUNAN. Maksimum dan Minimum. Definisi. Andaikan S, daerah asal f, memuat titik c. Kita katakan bahwa:

INTEGRAL. disebut integral tak tentu dan f(x) disebut integran. = X n+1 + C, a = konstanta

SILABUS PENGALAMAN BELAJAR ALOKASI WAKTU

Bagian 2 Matriks dan Determinan

BAHAN AJAR MATEMATIKA WAJIB KELAS X MATERI POKOK: PERTIDAKSAMAAN RASIONAL DAN IRASIONAL

A. MENYELESAIKAN PERSAMAAN KUADRAT

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

Bab III. Integral Fungsi Kompleks

Aplikasi Geogebra dalam Pembelajaran Geometri Bidang

BAB III TURUNAN DALAM RUANG DIMENSI-n

BAB II PERSAMAAN KUADRAT DAN FUNGSI KUADRAT

Matematika IPA (MATEMATIKA TKD SAINTEK)

MA5031 Analisis Real Lanjut Semester I, Tahun 2015/2016. Hendra Gunawan

MA3231. Pengantar Analisis Real. Hendra Gunawan, Ph.D. Semester II, Tahun

8. Nilai x yang memenuhi 2 log 2 (4x -

Transkripsi:

13 Segi-Tak-Terhingga dan Fraktal Kalau lingkaran hanya mempunyai satu sisi, bukan segi-tak-terhingga, apakah ada bangun datar yang mempunyai tak terhingga sisi? Jawabannya ya, memang ada. Kita akan mempelajari beberapa di antaranya. Namun, sebelum kita sampai ke sana, mari kita ingat lagi apa yang dimaksud dengan sisi dari suatu bangun datar. Pada Bab 7, telah dijelaskan bahwa bangun datar yang kita bahas dibatasi oleh sebuah lintasan tertutup sederhana, yang secara umum terdiri dari sejumlah kurva mulus. Nah, kurva-kurva mulus itulah yang kita definisikan sebagai sisi-sisi bangun datar tersebut. Jadi, bila lintasan tersebut terdiri dari tak terhingga kurva mulus, maka bangun datar yang dikelilinginya mempunyai tak terhingga sisi. Terkait dengan itu, segi-tak-terhingga atau bangun datar dengan tak terhingga sisi akan mempunyai tak terhingga titik singular. Namun kelak kita akan melihat bahwa tidak semua titik singular secara otomatis akan menjadi titik sudut, karena keberadaan vektor singgung kanan atau kiri tidak selalu terjamin. Mengapa? Karena sebuah lintasan pada bidang hanya dipersyaratkan merupakan grafik suatu fungsi bernilai vektor (pada bidang) yang kontinu pada selang [a, b]. Padahal kita tahu bahwa fungsi yang kontinu belum tentu mempunyai turunan, baik turunan kanan ataupun turunan kiri. 13 Segi-Tak-Terhingga dan Fraktal 75

Ingat bahwa ketakterhinggaan telah menjadi bahan perdebatan sejak zaman dahulu kala. Zeno dan Aristoteles menolak konsep ketakterhinggaan, tetapi Antiphon, Eudoxus, dan Archimedes menerima dan menggunakannya. Saat ini, ketakterhinggaan termasuk konsep yang mendasar dalam matematika, terlebih dalam Kalkulus. Dengan konsep ketakterhinggaan, kita dapat menulis, misalnya, bahwa 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + = 2. Sehubungan dengan itu tidaklah mustahil bagi kita untuk mempunyai sebuah segi-tak-terhingga dengan luas dan atau keliling terhingga. Berikut adalah beberapa contoh bangun datar yang memiliki tak terhingga sisi dan juga tak terhingga titik sudut. Kita mulai dengan bentuk yang relatif sederhana terlebih dahulu. Grafik kurva putus-putus berwarna merah adalah grafik fungsi y = x. Sekarang anda bayangkan bangun datar yang dibatasi oleh lintasan γ 76 Hendra Gunawan Gara-Gara Hantu Lingkaran

= γ 1 U γ 2 U γ 3 U γ 4 U yang terdiri dari tak terhingga kurva mulus γ i, i = 1, 2, 3,, dengan γ 1 terdefinisi pada selang [0, 1], γ 2 pada selang [1, 2], γ 3 pada selang [2, 2½], γ 4 pada selang [2½, 2¾], dan seterusnya. Di sini, γ 3, γ 4, γ 5, dan seterusnya merupakan ruas-ruas garis yang menghubungkan dua titik pada kurva y = x. Sebagai contoh, γ 3 adalah ruas garis yang menghubungkan titik (1, 1) dan ( 1 2, 1 2 ). Jelas bahwa γ terdefinisi pada selang *1, 3). Bila kita kemudian mendefinisikan γ(3) = (0, 0), maka γ merupakan fungsi yang kontinu pada [0, 3+, dengan γ(3) = γ(0). Selain itu, setiap titik hanya dilalui satu kali. Jadi γ merupakan lintasan tertutup sederhana. Bangun datar yang dibatasi oleh γ mempunyai luas dan keliling terhingga. Namun, ia mempunyai tak terhingga sisi dan juga tak terhingga titik sudut yang merupakan pertemuan kurva γ i dan γ i+1, i = 1, 2, 3,. Lalu bagaimana dengan titik (0, 0) yang merupakan titik awal dan sekaligus titik akhir γ? Pada bangun datar ini, titik (0, 0) merupakan titik sudut: vektor singgung kanan di titik (0, 0) sama dengan turunan kanan γ di t = 0 yang searah dengan vektor (0, 1), sementara vektor singgung kirinya sama dengan turunan kiri γ di t = 3 yang searah dengan vektor (-1, 0). Jadi, besar sudut di titik (0, 0) sama dengan 90 o, sebagaimana yang kita lihat pada gambarnya. Sekarang mari kita tengok bangun datar yang serupa dengan bangun di atas tapi tak sama, seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Bangun ini juga mempunyai tak terhingga sisi dan tak terhingga titik sudut. Bedanya, titik (0, 0) yang merupakan titik awal dan sekaligus titik akhir lintasan tepi bangun ini bukan merupakan titik sudut. Mengapa? Karena vektor singgung kiri di titik (0, 0) tidak ada! 13 Segi-Tak-Terhingga dan Fraktal 77

Ya, pada bangun datar yang memiliki tak terhingga sisi, hal tersebut merupakan kasus yang lumrah. Pada kasus ekstrim, banyaknya titik singular yang bukan merupakan titik sudut bisa lebih daripada satu, bahkan mungkin pula tak terhingga. Sebelum kita temui contohnya, kita perlu berkenalan dulu dengan himpunan Cantor yang unik. Dimulai dengan selang [0, 1], himpunan Cantor diperoleh secara iteratif sebagai berikut. Pertama, kita bagi selang ini menjadi tiga bagian sama panjang, dan buang selang buka (⅓, ⅔) yang berada di tengah. Maka, yang tersisa adalah gabungan dua buah selang tutup [0, ⅓+ U *⅔, 1] = F 1. (Bantu dengan gambar bila perlu.) Selanjutnya, kita bagi masing-masing selang menjadi tiga bagian sama panjang, dan buang kedua selang buka di tengah. Maka, kita mendapatkan sisanya yang merupakan gabungan empat buah selang tutup, yaitu [0,1/9] U [2/9,3/9] U [6/9,7/9] U [8/9,1] = F 2. Proses ini kita lanjutkan berulang-ulang, dan pada setiap langkah kita himpun F i yang merupakan gabungan dari selang-selang yang tersisa. 78 Hendra Gunawan Gara-Gara Hantu Lingkaran

Sekarang misalkan F = F i (irisan dari semua F i ). Jelas bahwa F tidak kosong. Titik-titik ujung selang F i, yakni bilangan-bilangan (3k+1)/3 n dan (3k+2)/3 n dengan k bilangan asli, merupakan anggota F. Tetapi anggota F bukan hanya titik-titik ini! Dalam sistem bilangan terner (basis 3), anggota F adalah semua bilangan yang tidak mengandung angka 1 di belakang koma. Himpunan F dikenal sebagai himpunan Cantor terner, yang termasuk dalam dunia fraktal. Nah, Georg Ferdinand Ludwig Philipp Cantor (1845-1918) adalah matematikawan asal Jerman yang mengembangkan Teori Himpunan. Ia mempelajari kardinalitas berbagai himpunan bilangan dan menemukan antara lain bahwa bilangan real jauh lebih banyak daripada bilangan asli. terkait dengan himpunan Cantor, ada fungsi Cantor yang grafiknya seperti diperlihatkan di bawah ini. Fungsi ini bersifat monoton naik dan kontinu pada [0, 1], tetapi tidak mempunyai turunan di titik-titik ujung selang pada F i. 13 Segi-Tak-Terhingga dan Fraktal 79

Jadi, bangun datar yang dibatasi oleh lintasan tertutup sederhana γ yang terdiri dari selang [0, 1] pada sumbu-x, ruas garis vertikal yang menghubungkan titik (1, 0) dan (1, 1), dan grafik fungsi Cantor, merupakan bangun yang memiliki tak terhingga sisi. Namun, titik-titik singular γ dalam hal ini bukan merupakan titik sudut, karena vektor singgung kanan atau vektor singgung kirinya tidak ada, kecuali titik (1, 0) di pojok kanan bawah. Contoh ketiga yang akan kita bahas berikutnya adalah bangun datar serpihan salju Koch, yang juga termasuk objek fraktal. Seperti halnya himpunan Cantor, serpihan salju Koch diperoleh secara iteratif, mulai dari sebuah segitiga sama sisi. Pada langkah pertama, dari bagian tengah setiap sisi, muncul segitiga sama sisi baru dengan panjang sisi sepertiga kali panjang sisi segitiga sebelumnya. Hal ini berulang pada langkah-langkah berikutnya, dan limit yang dihasilkan dari proses ini adalah serpihan salju Koch. Apa yang menarik dengan serpihan salju Koch? Sebagai bangun datar, ia mempunyai lintasan tepi yang tidak mulus di mana-mana. Setiap titik pada lintasan tepinya merupakan titik singular, tetapi bukan titik sudut! Terkait dengan itu, serpihan salju Koch tidak mempunyai satu sisi pun. Pengertian sisi, dalam hal ini, menjadi tidak relevan. Catat juga bahwa luas serpihan salju Koch terhingga, tetapi kelilingnya tak terhingga. Ini merupakan keunikan fraktal! 80 Hendra Gunawan Gara-Gara Hantu Lingkaran