PEMANENAN OPTIMAL PADA MODEL REAKSI DINAMIK SISTEM MANGSA-PEMANGSA DENGAN TAHAPAN STRUKTUR. Yuliani, Marwan Sam

dokumen-dokumen yang mirip
KESTABILAN MODEL POPULASI SATU MANGSA-DUA PEMANGSA DENGAN PEMANENAN OPTIMAL PADA PEMANGSA

KESTABILAN MODEL BIOEKONOMI SISTEM MANGSA PEMANGSA SUMBER DAYA PERIKANAN DENGAN PEMANENAN PADA POPULASI PEMANGSA

KESTABILAN MODEL BIOEKONOMI SISTEM MANGSA PEMANGSA SUMBER DAYA PERIKANAN DENGAN PEMANENAN PADA POPULASI PEMANGSA

ANALISIS KESTABILAN PADA MODEL DUA MANGSA- SATU PEMANGSA DENGAN FUNGSI RESPON HOLLING DAN PEMANENAN

ANALISIS DINAMIK MODEL POPULASI MANGSA PEMANGSA DENGAN WILAYAH RESERVASI DAN PEMANENAN PEMANGSA Aidil Awal 1*), Syamsuddin Toaha 2), Khaeruddin 2)

Simulasi Kestabilan Model Predator Prey Tipe Holling II dengan Faktor Pemanenan

KESTABILAN MODEL SATU MANGSA DUA PEMANGSA DENGAN FUNGSI RESPON TIPE HOLLING III DAN PEMANENAN

ANALISIS DINAMIKA MODEL KOMPETISI DUA POPULASI YANG HIDUP BERSAMA DI TITIK KESETIMBANGAN TIDAK TERDEFINISI

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Local Stability of Predator Prey Models With Harvesting On The Prey. Abstract

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. kestabilan model predator-prey tipe Holling II dengan faktor pemanenan.

PEMODELAN MATEMATIKA DAN ANALISIS KESTABILAN MODEL PADA PENYEBARAN HIV-AIDS

BAB II KAJIAN TEORI. dinamik, sistem linear, sistem nonlinear, titik ekuilibrium, analisis kestabilan

MODEL PERSAMAAN DIFERENSIAL PADA INTERAKSI DUA POPULASI

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1 Asumsi yang digunakan dalam sistem mangsa-pemangsa. Dimisalkan suatu habitat dimana spesies mangsa dan pemangsa hidup

BAB II LANDASAN TEORI. selanjutnya sebagai bahan acuan yang mendukung tujuan penulisan. Materi-materi

ANALISIS MODEL MANGSA PEMANGSA PADA PENANGKAPAN IKAN YANG DIPENGARUHI OLEH KONSERVASI

ANALISIS STABILITAS DAN KENDALI OPTIMAL PADA MODEL PENANGKAPAN IKAN YANG BERINTERAKSI SECARA KANIBAL

ANALISIS KESTABILAN MODEL MANGSA-PEMANGSA HUTCHINSON DENGAN WAKTU TUNDA DAN PEMANENAN KONSTAN LILIS SAODAH

Penerapan Teknik Serangga Steril Dengan Model Logistik. Dalam Pemberantasan Nyamuk Aedes Aegypti. Nida Sri Utami

Simulasi Model Mangsa Pemangsa Di Wilayah yang Dilindungi untuk Kasus Pemangsa Tergantung Sebagian pada Mangsa

MODEL MATEMATIKA MANGSA-PEMANGSA DENGAN SEBAGIAN MANGSA SAKIT

BIFURKASI HOPF MODEL MANGSA-PEMANGSA DENGAN WAKTU TUNDA NI NYOMAN SURYANI

MODEL SEIR PENYAKIT CAMPAK DENGAN VAKSINASI DAN MIGRASI

MODIFIKASI SISTEM PREDATOR-PREY: DINAMIKA MODEL LESLIE-GOWER DENGAN DAYA DUKUNG YANG TUMBUH LOGISTIK

ANALISA KESTABILAN DAN KENDALI OPTIMAL PADA MODEL PEMANENAN FITOPLANKTON-ZOOPLANKTON

ANALISIS BIFURKASI PADA MODEL MATEMATIS PREDATOR PREY DENGAN DUA PREDATOR Lia Listyana 1, Dr. Hartono 2, dan Kus Prihantoso Krisnawan,M.

II. TINJAUAN PUSTAKA I. PENDAHULUAN

ANALISIS KESTABILAN MODEL MANGSA-PEMANGSA DENGAN MANGSA YANG TERINFEKSI DI LINGKUNGAN TERCEMAR

Pengendalian Populasi Hama pada Model Mangsa-Pemangsa dengan Musuh Alaminya

Analisis Kestabilan Model Penurunan Sumber Daya Hutan Akibat Industri

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

ANALISIS KESTABILAN MODEL MANGSA-PEMANGSA DENGAN MANGSA YANG TERINFEKSI DI LINGKUNGAN TERCEMAR

PENERAPAN PRINSIP MAKSIMUM PONTRYAGIN PADA SISTEM INVENTORI-PRODUKSI. Nurus Sa adah, Toni Bakhtiar, Farida Hanum

SEMINAR HASIL TUGAS AKHIR Jurusan Matematika FMIPA ITS

BAB II LANDASAN TEORI. Pada bab ini akan dibahas mengenai definisi-definisi dan teorema-teorema

SKEMA NUMERIK PERSAMAAN LESLIE GOWER DENGAN PEMANENAN

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

BAB II LANDASAN TEORI. pada bab pembahasan. Materi-materi yang akan dibahas yaitu pemodelan

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

Perluasan Teorema Cayley-Hamilton pada Matriks

ANALISIS KESTABILAN DAN PROSES MARKOV MODEL PENYEBARAN PENYAKIT EBOLA

ANALISIS DINAMIK SKEMA EULER UNTUK MODEL PREDATOR-PREY DENGAN EFEK ALLEE KUADRATIK

ANALISIS STABILITAS SISTEM DINAMIK UNTUK MODEL MATEMATIKA EPIDEMIOLOGI TIPE-SIR (SUSCEPTIBLES, INFECTION, RECOVER)

Interaksi Antara Predator-Prey dengan Faktor Pemanen Prey

BAB II LANDASAN TEORI

Aplikasi Prinsip Maksimum Pontryagin Pada Model Bioekonomi Mangsa-Pemangsa Dengan Waktu Tunda

ANALISIS KESTABILAN MODEL DINAMIKA PENYEBARAN PENYAKIT FLU BURUNG

ANALISIS KESTABILAN LOKAL MODEL DINAMIKA PENULARAN TUBERKULOSIS SATU STRAIN DENGAN TERAPI DAN EFEKTIVITAS CHEMOPROPHYLAXIS

ANALISIS DINAMIK SISTEM PREDATOR-PREY MODEL LESLIE-GOWER DENGAN PEMANENAN SECARA KONSTAN TERHADAP PREDATOR

DINAMIKA PERKEMBANGAN HIV/AIDS DI SULAWESI UTARA MENGGUNAKAN MODEL PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINEAR SIR (SUSCEPTIBLE, INFECTIOUS AND RECOVERED)

BIFURKASI HOPF PADA MODIFIKASI MODEL PREDATOR-PREY LESLIE GOWER DENGAN FUNGSI RESPON HOLLING TIPE II

MODEL SEIR PENYAKIT CAMPAK DENGAN VAKSINASI DAN MIGRASI TUGAS AKHIR. Oleh : SITI RAHMA

MODEL DINAMIKA CINTA DENGAN MEMPERHATIKAN DAYA TARIK PASANGAN

Kestabilan Titik Ekuilibrium Model SIS dengan Pertumbuhan Logistik dan Migrasi

KONTROL OPTIMAL MODEL BIOEKONOMI SISTEM MANGSA PEMANGSA SUMBER DAYA PERIKANAN DENGAN PEMANENAN PADA POPULASI PEMANGSA

ANALISIS MODEL MANGSA-PEMANGSA HOLLING-TANNER TIPE II DENGAN MANGSA YANG TERLINDUNG DAN ADANYA PEMANENAN POPULASI EKA PUJIYANTI

Modifikasi Kontrol untuk Sistem Tak Linier Input Tunggal-Output Tunggal

T 23 Center Manifold Dari Sistem Persamaan Diferensial Biasa Nonlinear Yang Titik Ekuilibriumnya Mengalami Bifurkasi Contoh Kasus Untuk Bifurkasi Hopf

BIFURKASI HOPF PADA MODEL MANGSA PEMANGSA DENGAN WAKTU TUNDA DAN TINGKAT PEMANENAN KONSTAN LOLA OKTASARI

BAB II LANDASAN TEORI

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

MODEL SIR UNTUK PENYEBARAN PENYAKIT FLU BURUNG

BAB II LANDASAN TEORI. dalam penulisan skripsi ini. Teori-teori yang digunakan berupa definisi-definisi serta

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

APLIKASI MATRIKS LESLIE UNTUK MEMPREDIKSI JUMLAH DAN LAJU PERTUMBUHAN SUATU POPULASI

ANALISIS KESTABILAN MODEL INTERAKSI PEMANGSA DAN MANGSA PADA DUA HABITAT YANG BERBEDA ADE NELVIA

BIFURKASI HOPF DALAM MODEL EPIDEMI DENGAN WAKTU TUNDAAN DISKRET

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

BIFURKASI HOPF PADA MODEL SILKUS BISNIS KALDOR-KALECKI TANPA WAKTU TUNDA

ANALISIS DAN SIMULASI MODEL MATEMATIKA PENYAKIT DEMAM DENGUE DENGAN SATU SEROTIF VIRUS DENGUE

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BAB II LANDASAN TEORI

KESTABILAN TITIK EQUILIBRIUM MODEL SIR (SUSPECTIBLE, INFECTED, RECOVERED) PENYAKIT FATAL DENGAN MIGRASI

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

MODEL NON LINEAR PENYAKIT DIABETES. Aminah Ekawati 1 dan Lina Aryati 2 ABSTRAK ABSTRACT

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

OLEH : IKHTISHOLIYAH DOSEN PEMBIMBING : Dr. subiono,m.sc

BAB I PENDAHULUAN. hidup lainnya. Interaksi yang terjadi antara individu dalam satu spesies atau

PEMODELAN MATEMATIKA DAN ANALISIS STABILITAS DARI PENULARAN PENYAKIT GONORE

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Mursyidah Pratiwi, Yuni Yulida*, Faisal Program Studi Matematika Fakultas MIPA Universitas Lambung Mangkurat *

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

KESTABILAN MODEL MANGSA PEMANGSA DENGAN FUNGSI RESPON TIPE HOLLING II DAN WAKTU TUNDA

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

MODEL LOGISTIK DENGAN DIFUSI PADA PERTUMBUHAN SEL TUMOR EHRLICH ASCITIES. Hendi Nirwansah 1 dan Widowati 2

BIFURKASI HOPF PADA SISTEM PREDATOR PREY DENGAN FUNGSI RESPON TIPE II

Aplikasi Fungsi Diferensial Riccati Pada Sistem Dinamik Dua Kendali Waktu Berhingga

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN. ekuilibrium bebas penyakit beserta analisis kestabilannya. Selanjutnya dilakukan

SOLUSI MODEL SIKLUS BISNIS KALDOR-KALECKI TANPA WAKTU TUNDA DENGAN METODE RUNGE-KUTTA ORDE EMPAT NUR AISYAH MUKARROMAH

PERAN PENTING LAJU PERUBAHAN KALOR PADA MODEL DINAMIK UNSUR UNSUR UTAMA IKLIM

OBSERVER UNTUK SISTEM KONTROL LINIER KONTINU

Model Mangsa-Pemangsa dengan Dua Pemangsa dan Satu Mangsa di Lingkungan Beracun

Model Deterministik Masalah Kecanduan Narkoba dengan Faktor Kontrol Terhadap Pemakai dan Pengedar Narkoba

LANDASAN TEORI. Model ini memiliki nilai kesetimbangan positif pada saat koordinat berada di titik

MAXIMUM SUSTAINABLE YIELD (MSY) PADA PERIKANAN DENGAN STRUKTUR PREY-PREDATOR

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

Eksistensi dan Kestabilan Model SIR dengan Nonlinear Insidence Rate

PEMODELAN MATEMATIKA DAN ANALISIS KESTABILAN LOKAL PADA PERUBAHAN POPULASI PENDERITA DIABETES MELITUS

BAB IV PENUTUP. Berdasarkan hasil analisis bifurkasi pada model predator-prey dengan dua

Transkripsi:

Jurnal Dinamika, September 2015, halaman 25-38 ISSN 2087-7889 Vol. 06. No. 2 PEMANENAN OPTIMAL PADA MODEL REAKSI DINAMIK SISTEM MANGSA-PEMANGSA DENGAN TAHAPAN STRUKTUR Yuliani, Marwan Sam Program StudiMatematika, FakultasSains Universitas Cokroaminoto Palopo Email: yuliani2507@yahoo.com ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kebijakan pemanenan optimal yang akan memberikan keuntungan maksimal dan populasi yang dipanen tetap akan lestari. Dalam memaksimalkan nilai sekarang dari fungsi keuntungan digunakan prinsip maksimal Pontryagin.hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan prinsip maksimal Pontryagin, diperoleh lintasan usaha pemanenan optimal yaitu dan yang memberikan keuntungan maksimal sebesar dan titik ekuilibrium yang tetap stabil asimptotik. Kata kunci: Model ReaksiDinamik, Tahapan Struktur, Uji Kestabilan Hurwitz, Prinsip Maksimal Pontryagin, Pemanenan Optimal PENDAHULUAN Dinamika populasi, termasuk populasi yang berkompetisi atau mangsa-pemangsa, memainkan peran yang penting dalam konsep bioekonomik, khususnya dalam manajemen sumber daya alam yang dapat diperbaharui. Manajemen sumber daya tersebut dilakukan dengan menggunakan konsep MSY (maximum sustainable yield), yang merupakan cara praktis untuk mengelola sumber daya alam. Masalah yang muncul pada konsep MSY adalah tidak relevan secara ekonomi, karena konsep ini hanya mempertimbangkan penghasilan tanpa mempertimbangkan biaya operasional dalam usaha eksploitasi. Dengan kekurangan konsep MSY tersebut, beberapa peneliti mengusulkan konsep OSY (optimum sustainable yield), yang berdasarkan pada biaya eksploitasi untuk memaksimalkan keuntungan (profit). Model stage-structure pada populasi pemangsa merupakan pengembangan penelitian mengenai model mangsa-pemangsa dengan membagi populasi pemangsa menjadi dua tahapan berdasarkan usia yaitu pemangsa belum dewasa 25

Yuliani, Marwan Sam (2015) dan pemangsa dewasa. Zhang et al. (2000) telah membuat dan menyelesaikan suatu formula model mangsa-pemangsa dengan stagestructure untuk mangsa. Hal yang sama juga telah dilakukan oleh Kaili & Xinyu (2003) dengan mempertimbangkan waktu tunda. Kemudian, Sun et al (2008) melalui penelitiannya menyelesaikan model mangsa-pemangsa stage-structure dengan tinjauan terhadap respon fungsional dan kebijakan pemanenan optimal. Berbeda dengan Kar & Chattopadhyay (2010) yang meninjau model reaksi dinamik dengan stage-structure populasi pemangsa dan menunjukkan kebijakan pemanenan optimal dengan pengaruh pemberian pajak, dimana pemanenan dilakukan pada populasi mangsa. Nusi (2013) juga melakukan hal yang sama, yakni dalampenelitiannya mempertimbangkan fungsi pendapatan dalam mengoptimalkan pemanenan pada model reaksi dinamik sistem mangsa-pemangsa dengan fokus pemanenan dilakukan pada populasi pemangsa dewasa. Dalam tulisan ini akan dikaji model reaksi dinamik sistem mangsa-pemangsa dengan tahapan struktur dan melibatkan fungsi pemanenan pada populasi mangsa dan pemangsa dewasa. Di sini akan ditentukan lintasan pemanenan optimal yang akan memaksimalkan nilai sekarang dari fungsi keuntungan sertakeuntungan maksimal yang diperoleh dari usaha pemanenan optimal menggunakan prinsip maksimal Pontryagin. Adapun manfaat dari penelitian ini yakni dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang berkepentingan dalam bidang perikanan, kelautan dan ekonomi bahwa melalui model matematika dapat dilakukan kegiatan pemanenan yang memberikan nilai ekonomis yang maksimal dengan tetap menjaga keseimbangan ekosistem dengan menetapkan kebijakan pemanenan yang optimal. TINJAUAN PUSTAKA Model Mangsa-pemangsa dengan Tahapan Struktur Model mangsa-pemangsa dengan tahapan struktur ditandai dengan adanya stage (tahapan) berstruktur pada populasi (masingmasing populasi atau salah satunya) yang saling berinteraksi. Pada bagian ini, diberikan bentuk model mangsa- 26

Pemanenan Optimal pada Model Reaksi Dinamik Sistem Mangsa-Pemangsa dengan Tahapan Struktur pemangsa untuk dua populasi dengan tahapan struktur pada pemangsa. Misalkan:, ukuran populasi mangsa pada saat ;, ukuran populasi pemangsa belum dewasa pada saat ;, ukuran populasi pemangsa dewasa pada saat ; Dalam hal ini terdapat tahapan struktur pada pemangsa. Maka interaksi dalam komunitas dapat dimodelkan secara umum menjadi: Persamaan (1) menunjukkan perubahan atau dinamika populasi mangsa yang bergantung pada interaksi antara mangsa dan pemangsa. Persamaan (2) menunjukkan perubahan atau dinamika populasi pemangsa yang belum dewasa yang hanya bergantung pada internal pemangsa yang belum dewasa dan pemangsa yang dewasa. Persamaan (3) menunjukkan perubahan atau dinamika populasi pemangsa dewasa yang bergantung pada interaksi pemangsa dewasa dengan mangsanya dan perubahan pemangsa yang belum dewasa menjadi dewasa terhadap waktu. Titik Ekuilibrium dan Linearisasi Misalkan diberikan sistem persamaan nonlinear berikut: dengan adalah suatu fungsi bernilai vektor dalam dan adalah suatu fungsi mulus yang terdefinisi pada sub himpunan. Definisi 1 (Perko, 2001) suatu titik disebut titik ekuilibrium (1) dari (4) jika. (2) Definisi 2 (Hubbard dan West, 1995) Misalkan sistem (4) terdiferensialkan (3) dan kontinu pada sub himpunan buka dan titik ekuilibrium dari sistem tersebut, maka linearisasi sistem tersebut di titik adalah persamaan differensial linear dengan. dan adalah matriks Jacobi yang dinyatakan sebagai berikut: [ ] 27

Yuliani, Marwan Sam (2015) Kestabilan Titik Ekuilibrium Melalui metode pelinearan model persamaan differensial non linear, terbentuk suatu matriks Jacobian yang dievaluasi pada titik ekuilibrium yang memiliki persamaan karakteristik dengan. Definisi 3 (Perko, 2001) Kestabilan titik ekuilibrium dapat diketahui dengan memperhatikan nilai-nilai eigen, yaitu dimana yang diperoleh dari persamaan karakteristik. Suatu titik ekuilibrium dikatakan: 1) stabil jika semua bagian riil dari nilai eigen tidak positif; 2) stabil asimptot jika semua bagian riil dari nilai eigen bernilai negatif; 3) tidak stabil jika terdapat bagian riil dari nilai eigen yang bernilai positif. Jika persamaan karakteristik yang diperoleh cukup rumit untuk mencari akar-akar karakteristiknya yaitu nilai eigen matriks, maka dapat menggunakan uji kestabilan Hurwitz. Uji Kestabilan Hurwitz Uji kestabilan Hurwitz digunakan untuk menentukan kestabilan titik ekuilibrium pada suatu sistem model. Diberikan persamaan karakteristik: dengan adalah konstanta riil, mempunyai akar,. Masing-masing akar bernilai riil atau mungkin bernilai kompleks yang memenuhi persamaan (5). Uji kestabilan Hurwitz menguji determinan dari matriks yang disebut matriks Hurwitz. Entri-entri matriks Hurwitz nilainya hanya memuat. Matriks Hurwitz diberikan sebagai berikut. ( ) ( +, (,, sampai matriks. Di sini nilai didefinisikan bernilai jika bernilai negatif. Semua nilai eigen bernilai negatif atau memiliki bagian riil negatif jika dan hanya jika 28

Pemanenan Optimal pada Model Reaksi Dinamik Sistem Mangsa-Pemangsa dengan Tahapan Struktur determinan dari matriks Hurwitz positif. Untuk nilai yang kecil, uji kestabilan Hurwitz menyatakan bahwa masing-masing matriks Hurwitz mempunyai determinan dengan nilai positif jika dan hanya jika, untuk ; ; ;. Prinsip Maksimal Pontryagin Diberikan suatu model: [ ] Kontrol harus sedemikian rupa sehingga respon memenuhi kondisi batas, Kemudian didefinisikan hamiltonian [ ] [ ] [ ] dimana adalah fungsi yang tidak diketahui disebut variabel adjoin. Prinsip maksimum menyatakan bahwa jika adalah kontrol optimal dan bersesuaian dengan respon, maka terdapat variabel adjoin sedemikian sehingga: dan Fungsi objektif dari keuntungan adalah: [ ] Dengan prinsip maksimal Pontryagin (1962), masalah kontrol umum untuk memaksimalkan fungsi objektif adalah: [ ] [ ] dimana dipilih dari beberapa kontrol pada dengan persamaan pernyataan: Dari kontrol optimal memaksimalkan nilai Hamilton untuk semua kontrol yang dapat diterima untuk setiap. Jika kontrol optimal berada dalam interval kontrol, maka maksimisasi dinyatakan sebagai: Secara umum, ada tiga fungsi yang akan ditentukan, dan tiga persamaan yaitu persamaan pernyataan, persamaan adjoin dan pernyataan maksimisasi yang dapat 29

Yuliani, Marwan Sam (2015) digunakan untuk proses penyelesaian. METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Fokus kajian dalam penelitian ini mengenai pemodelan matematika yang didasarkan pada fenomena bidang perikanan dan kelautan berkaitan dengan sistem mangsapemangsa di bidang ekologi. Berikut ini tahapan pemikiran penulis, dimulai dengan konstruksi model, tahapan penyelesaian, hingga interpretasi hasil analisis dikerjakan berdasarkan tujuan kajian. 1. Identifikasi masalah adalah tahap awal penelitian untuk menetapkan fokus permasalahan penelitian. 2. Studi pustaka adalah tahap menghimpun informasi yang relevan dengan topik atau masalah yang akan diteliti. a. Kegiatan formulasi model yaitu pembentukan model reaksi dinamik pada sistem mangsapemangsa dengan tahapan struktur pada pemangsa. b. Kegiatan menentukan titik ekuilibrium sistem model. c. Kegiatan menganalisa kestabilan titik ekuilibrium pada sistem. d. Penentuan kebijakan pemanenan optimal melalui fungsi keuntungan untuk memperoleh usaha pemanenan optimal. e. Simulasi numerik dengan menggunakan nilai parameter yang sesuai dengan hasil analisis kestabilan titik ekuilibrium pada sistem dan juga untuk menunjukkan kebijakan pemanenan optimal. Tahapan rencana kerja diakhiri dengan tahapan interpretasi (penjelasan hasil analisis dan simulasi). Lokasi Dan Waktu Penelitian Penelitian dipusatkan di Kampus Universitas Cokroaminoto Palopo, khususnya di program studi Matematika fakultas sains. Waktu penelitian direncanakan berlangsung selama 2 bulan, mulai dari awal April 2015 hingga awal Juni 2015. HASIL DAN PEMBAHASAN Model Populasi Mangsa - pemangsa dengan Tahapan Struktur Model populasi mangsapemangsa dengan tahapan struktur padapemangsamerupakan suatu model pertumbuhan populasi yang 30

Pemanenan Optimal pada Model Reaksi Dinamik Sistem Mangsa-Pemangsa dengan Tahapan Struktur melibatkan tiga populasi, yaitu populasi mangsa, populasi pemangsa yang dibagi menjadi dua tahapan berdasarkan usia yakni populasi pemangsa belum dewasa, dan populasi pemangsadewasa. 1) Pada awalnya, diasumsikan bahwa populasi mangsa memiliki makanan yang tersedia di alam atau dengan kata lain, pertumbuhan populasi mangsa mengacu pada model pertumbuhan logistik dengan laju kelahiran dan kapasitas batas adalah. Dalam kasus ini, diasumsikan bahwa terjadi interaksi antara populasi mangsa dengan populasi pemangsa dewasa sehingga laju pertumbuhannya berkurang dengan merupakan faktor konversi pada interaksi pemangsa dewasa dan mangsa. 2) Populasi kedua yakni populasi pemangsa belum dewasa, yang diasumsikan bahwa pertumbuhan populasinya pada saat bertambah secara proporsional dengan ukuran populasi pemangsa dewasa dengan konstanta proporsionalitas dan laju pertumbuhannya berkurang secara proporsional dengan ukuran populasi pemangsa belum dewasa dalam hal ini dinyatakan oleh. 3) Populasi pemangsa dewasa untuk diasumsikan memiliki laju pertumbuhan berkurang secara proporsional dengan ukuran populasi pemangsa dewasayang dinyatakan oleh. Selain itu, faktor lain yang menyebabkan laju pertumbuhan pemangsa dewasa berkurang karena diasumsikan juga terjadi kompetisi intraspesifik antara pemangsa dewasa dinyatakan oleh. Berdasarkan asumsi sebelumnya bahwa terjadi interaksi antara mangsa dan pemangsa dewasa, menyebabkan laju pertumbuhan pemangsa dewasa bertambah dengan adanya pecahan biomassa dari mangsa yang ditambahkan pada pemangsa dewasa dinyatakan oleh konstanta. Selain itu, laju populasi pemangsa dewasa juga bertambah dengan adanya yakni laju konversi pemangsa 31

Yuliani, Marwan Sam (2015) yang belum dewasa menjadi dewasa. Dalam penelitian ini, ditambahkan asumsi bahwa pemanenan dilakukan pada populasi mangsa dan pemangsa dewasa dengan parameter dan masingmasing menyatakan koefisien ketertangkapan untuk populasi mangsa dan populasi pemangsa dewasa. Parameter dan masing-masing menyatakan usaha (effort) penangkapan yang dikenakan pada populasi mangsa dan populasi pemangsa dewasa. Dengan demikian, model populasi mangsa pemangsa yang melibatkan dua populasi pemangsa dengan tahapan struktur yang ditinjau dinyatakan sebagai ( * Dengan memisalkan,,, dan, maka Menurut uji kestabilan Hurwitz, persamaan (6) memiliki titik interior ( stabil asimptotik jika dan hanya jika, dan. Hal ini bermakna bahwa jika diberikan gangguan pada nilai awal kurva solusi maka tidak akan berpengaruh pada solusi. Kebijakan Pemanenan Optimal Fungsi objektif dari keuntungan diberikan oleh { } Persamaan Hamilton untuk masalah ini diberikan oleh { } { ( ) } { } { }, (6) dimana adalah variabel adjoin. Selanjutnya, syarat perlu untuk menjadi optimal bagi variabelvariabel kontrol adalah dan. Dari persamaan Hamilton, dengan itu diperoleh 32

Pemanenan Optimal pada Model Reaksi Dinamik Sistem Mangsa-Pemangsa dengan Tahapan Struktur dan Sekali lagi, dari persamaan Hamilton diperoleh ( ) Sekali lagi, dari prinsip maksimal Pontryagin, atau, diperoleh (8) [ ] [ ]. Dengan mensubstitusi (7), dan (8) ke persamaan (9)diperoleh { [ ] Selanjutnya, dari prinsip maksimal Pontryagin atau, diperoleh [ ] } Dengan cara yang sama, substitusi (7), (8), dan (11) ke persamaan (12), sehingga diperoleh { [ ] [ (9) Dari prinsip maksimal Pontryagin diperoleh ]} Selanjutnya dengan mensubstitusi, nilai (10) dengan mensubstitusi nilai ke dalam persamaan (8) dan (9) diperoleh dan yang tidak ke persamaan (10 dan bergantung pada. dengan faktor integral sehingga 33

Yuliani, Marwan Sam (2015) Kestabilan Titik Ekuilibrium Optimal Diberikan parameter untuk model (4) dengan nilai,,,,,,,,,,. Dengan itu diperoleh nilai dan. Demikian pula diberikan nilai,, dan. Dengan nilai parameter tersebut diperoleh titik, dengan, dan. Titik merupakan titik interior jika nilai dan memenuhi i) ii) iii) atau dapat dinyatakan dalam bentuk gambar berikut. Gambar 1. Daerah Solusi E 1 dan E 3 Gambar 1. Daerah solusi dan 3). Dari nilai parameter tersebut memberikan empat solusi yakni 4) Dari keempat solusi, maka yang memenuhi syarat (i), (ii), (iii) dan 1), adalah 2) dan. 34

Pemanenan Optimal pada Model Reaksi Dinamik Sistem Mangsa-Pemangsa dengan Tahapan Struktur Selanjutnya, dengan nilai usaha pemanenan optimal dan diperoleh titik. Dengan menggunakan nilai parameter sebelumnya, diperoleh titik ( ) serta lintasan variabel-variabel adjoin yang optimal,, dan.lebih lanjut diperoleh nilai maksimal fungsi nilai sekarang dari keuntungan Matriks Jacobi yang dievaluasi pada titik ekuilibrium ( ) diberikan oleh ( + Selanjutnya diperoleh persamaan karakteristik yaitu dengan nilai eigen, dan. Karena semua bagian real dari nilai eigen bernilai negative maka titik ekuilibrium ( ) dengan nilai usaha pemanenan sebesar dan tetap stabil asimptotik. Hal ini bermakna bahwa dengan mengaplikasikan nilai usaha pemanenan sebesar dan maka populasi mangsa dan pemangsa dewasa yang dieksploitasi dengan usaha pemanenan konstan tetap akan lestari untuk waktu yang panjang dan juga memberikan keuntungan maksimal. Plot perilaku kurva solusi masingmasing populasi di sekitar titik ekuilibrium dengan nilai awal,, dan pemanenan optimal sebesar dan diberikan pada gambar berikut. 35

Yuliani, Marwan Sam (2015) Gambar 2.Perilaku kurva solusi populasi mangsa Gambar 3. Perilaku kurva solusi populasi pemangsa belum dewasa Gambar 4.Perilaku kurva solusi populasi pemangsa dewasa yang memberikan keuntungan KESIMPULAN maksimal sebesar dan Dengan menggunakan prinsip titik ekuilibrium yang tetap maksimal Pontryagin, diperoleh stabil asimptotik. suatu kebijakan pemanenan optimal dengan lintasan usaha pemanenan SARAN Dalam tulisan ini fokus optimal yaitu dan penelitian dilakukan pada model 36

Pemanenan Optimal pada Model Reaksi Dinamik Sistem Mangsa-Pemangsa dengan Tahapan Struktur reaksi dinamik system mangsapemangsa dengan tahapan struktur pada populasi pemangsa dengan asumsi pemanenan dilakukan hanya pada populasi mangsa dan pemangsa dewasa. Oleh karena itu, penelitian berikutnya dapat mengkaji dengan menggunakan asumsi lain atau penambahan waktu tunda. DAFTAR PUSTAKA Anton, H. and Rorres, C., 2004. Aljabar Linear Elementer. Erlangga, Jakarta. Hubard, C. H. and West, D.H., 1995. Differential Equation: A Dynamical System Approach, Springer-Verlag, New York. Kaili, Ye & Xinyu, Song. 2003. Predator-prey System with Stage-structure and Delay. Applied Math. J. Chinese Univ. Ser. B. 18(2):143-150. Kar, T.K. & Chattopadhyay, Saroj Kumar, 2010. A Dynamic Reaction Model of a Preypredator System with Stagestructure for Predator. Modern Applied Science, Vol. 4, No.5: 183-195. Nusi, P., 2013. Stabilitas dan Kebijakan Pemanenan Optimal pada Model Reaksi Dinamik Sistem Mangsa-Pemangsa dengan Tahapan Struktur. Tesis. Makassar: Program Pascasarjana Jurusan Matematika Terapan Universitas Hasanuddin. Perko, L., 2001. Differential Equation and Dynamical System, Springer Verlag, New York. Pontryagin, L. S, Boltyanskii, V. G, Gamkrelidze, R. V, and Mishchenko, E. F. 1962, The Mathematical Theory of Optimal Processes. John Wiley & Sons, Inc: New York. Sun, Zhiqiang, Li, Yongan, Yang, Haixia & Lin Lin. 2008. A Stage-structure Predator-prey Model with Functional Response. Applied Mathematical Sciences. Vol. 2, No. 7, 333-339. 37

Yuliani, Marwan Sam (2015) Toaha, S., 2012. Kebijakan Pemanenan Optimal pada Model Kompetisi Dua Populasi. Makassar, Universitas Hasanuddin. (http://repository.unhas.ac.id/bi tstream/handle/123456789/179 2/PENDAFTARAN.doc?seque nce=1, diakses 21 Desember 2013). Toaha, S., 2013. Pemodelan Matematika dalam Dinamika Populasi. Makassar, Dua Satu Press. Zhang, Xin-an, Chen, Lansun, Neuman, Avidan U., 2000. The Stage-structured Predator-prey Model and Optimal Harvesting Policy. Mathematical Bioscienc es 168, 201-210. 38