PENGGUNAAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN PADA KALKULUS VARIASI ABSTRACT

dokumen-dokumen yang mirip
METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN NILAI BATAS PADA PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL NONLINEAR ABSTRACT

MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH NILAI AWAL SINGULAR PADA PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE DUA ABSTRACT

DERET TAYLOR UNTUK METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN ABSTRACT

ANALISIS KONVERGENSI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN BARU UNTUK PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA NONLINEAR JENIS KEDUA. Rini Christine Prastika Sitompul 1

METODE ITERASI VARIASIONAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL DAN INTEGRO-DIFERENSIAL VOLTERRA LINEAR DAN NONLINEAR ABSTRACT

METODE ITERASI BARU BERTIPE SECANT DENGAN KEKONVERGENAN SUPER-LINEAR. Rino Martino 1 ABSTRACT

MODIFIKASI METODE HOMOTOPY PERTURBASI UNTUK PERSAMAAN NONLINEAR DAN MEMBANDINGKAN DENGAN MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN ABSTRACT

PENERAPAN TRANSFORMASI SHANK PADA METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

SOLUSI SISTEM PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA LINEAR DENGAN MENGGUNAKAN METODE MATRIKS EULER ABSTRACT

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN LAPLACE UNTUK SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER KOEFISIEN FUNGSI

METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA JENIS KEDUA. Edo Nugraha Putra ABSTRACT ABSTRAK 1.

SOLUSI NUMERIK UNTUK PERSAMAAN INTEGRAL KUADRAT NONLINEAR. Eka Parmila Sari 1, Agusni 2 ABSTRACT

METODE ITERASI ORDE EMPAT DAN ORDE LIMA UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Imaddudin ABSTRACT

PENYELESAIAN MASALAH NILAI AWAL PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE DUA MENGGUNAKAN MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN

TEKNIK ITERASI VARIASIONAL DAN BERBAGAI METODE UNTUK PENDEKATAN SOLUSI PERSAMAAN NONLINEAR. Yeni Cahyati 1, Agusni 2 ABSTRACT

Penyelesaian Persamaan Painleve Menggunakan Metode Dekomposisi Adomian Laplace

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

METODE ITERASI VARIASIONAL HE UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA-FREDHOLM NONLINEAR ABSTRACT ABSTRAK

TEKNIK ITERASI VARIASIONAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

METODE BERTIPE STEFFENSEN SATU LANGKAH DENGAN KONVERGENSI SUPER KUBIK UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Neng Ipa Patimatuzzaroh 1 ABSTRACT

METODE CHEBYSHEV-HALLEY DENGAN KEKONVERGENAN ORDE DELAPAN UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Anisa Rizky Apriliana 1 ABSTRACT ABSTRAK

MODIFIKASI FAMILI METODE ITERASI MULTI-POINT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Yolla Sarwenda 1, Zulkarnain 2 ABSTRACT

BEBERAPA METODE ITERASI ORDE TIGA DAN ORDE EMPAT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Neli Sulastri 1 ABSTRACT

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA DENGAN METODA DEKOMPOSISI ADOMIAN

ANALISIS METODE DEKOMPOSISI SUMUDU DAN MODIFIKASINYA DALAM MENENTUKAN PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL NONLINEAR

METODE BERTIPE NEWTON UNTUK AKAR GANDA DENGAN KONVERGENSI KUBIK ABSTRACT

SEBUAH VARIASI BARU METODE NEWTON BERDASARKAN TRAPESIUM KOMPOSIT ABSTRACT

PEMILIHAN KOEFISIEN TERBAIK KUADRATUR KUADRAT TERKECIL DUA TITIK DAN TIGA TITIK. Nurul Ain Farhana 1, Imran M. 2 ABSTRACT

METODE ITERASI DUA LANGKAH BEBAS TURUNAN BERDASARKAN INTERPOLASI POLINOMIAL ABSTRACT

MODIFIKASI METODE NEWTON DENGAN KEKONVERGENAN ORDE EMPAT. Yenni May Sovia 1, Agusni 2 ABSTRACT

METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL FRAKSIONAL UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH STURM-LIOUVILLE FRAKSIONAL

SOLUSI POLINOMIAL TAYLOR PERSAMAAN DIFERENSIAL-BEDA LINEAR DENGAN KOEFISIEN VARIABEL ABSTRACT

FAMILI BARU METODE ITERASI BERORDE TIGA UNTUK MENEMUKAN AKAR GANDA PERSAMAAN NONLINEAR. Nurul Khoiromi ABSTRACT

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA NONLINIER ORDE DUA DENGAN MENGGUNAKAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN LAPLACE

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia.

FORMULA PENGGANTI METODE KOEFISIEN TAK TENTU ABSTRACT

FAMILI METODE ITERASI DENGAN KEKONVERGENAN ORDE TIGA. Rahmawati ABSTRACT

MODIFIKASI METODE CAUCHY DENGAN ORDE KONVERGENSI EMPAT. Masnida Esra Elisabet ABSTRACT

VARIASI METODE CHEBYSHEV DENGAN ORDE KEKONVERGENAN OPTIMAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT ABSTRAK

METODE MODIFIKASI NEWTON DENGAN ORDE KONVERGENSI Lely Jusnita 1

SOLUSI NUMERIK PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA-FREDHOLM NONLINEAR MENGGUNAKAN FUNGSI BASIS BARU ABSTRACT

KELUARGA METODE LAGUERRE DAN KELAKUAN DINAMIKNYA DALAM MENENTUKAN AKAR GANDA PERSAMAAN NONLINEAR. Een Susilawati 1 ABSTRACT

VARIAN METODE HALLEY BEBAS TURUNAN KEDUA DENGAN ORDE KEKONVERGENAN ENAM. Siti Mariana 1 ABSTRACT ABSTRAK

METODE ITERASI VARIASIONAL PADA MASALAH STURM-LIOUVILLE

SOLUSI NUMERIK PERSAMAAN INTEGRO-DIFERENSIAL VOLTERRA-FREDHOLM NONLINEAR MENGGUNAKAN FUNGSI TRIANGULAR ABSTRACT ABSTRAK

METODE ITERASI OPTIMAL BERORDE EMPAT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

METODE GENERALISASI SIMPSON-NEWTON UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR DENGAN KONVERGENSI KUBIK. Resdianti Marny 1 ABSTRACT

METODE ITERASI BARU BEBAS DERIVATIF UNTUK MENEMUKAN SOLUSI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

PERBAIKAN METODE OSTROWSKI UNTUK MENCARI AKAR PERSAMAAN NONLINEAR. Rin Riani ABSTRACT

KONSEP METODE ITERASI VARIASIONAL ABSTRACT

FAMILI METODE ITERASI BEBAS TURUNAN DENGAN ORDE KONVERGENSI ENAM. Oktario Anjar Pratama ABSTRACT

METODE ORDE-TINGGI UNTUK MENENTUKAN AKAR DARI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

Metode Iterasi Tiga Langkah Bebas Turunan Untuk Menyelesaikan Persamaan Nonlinear

PEMBUKTIAN RUMUS BENTUK TUTUP BEDA MUNDUR BERDASARKAN DERET TAYLOR

KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

SKEMA NUMERIK UNTUK MEMPEROLEH SOLUSI TAKSIRAN DARI KELAS PERSAMAAN INTEGRAL FREDHOLM NONLINEAR JENIS KEDUA. Vanny Restu Aji 1 ABSTRACT

METODE TRANSFORMASI ELZAKI DALAM MENYELESAIKAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA LINEAR ORDE DUA DENGAN KOEFISIEN VARIABEL ABSTRACT

METODE ITERASI BEBAS TURUNAN BERDASARKAN KOMBINASI KOEFISIEN TAK TENTU DAN FORWARD DIFFERENCE UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

MODIFIKASI APROKSIMASI TAYLOR DAN PENERAPANNYA

Solusi Numerik Persamaan Logistik dengan Menggunakan Metode Dekomposisi Adomian Dan Metode Milne

KONSTRUKSI SEDERHANA METODE ITERASI BARU ORDE TIGA ABSTRACT

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia.

PENDEKATAN KALKULUS VARIASIONAL PADA SISTEM KONTROL DAYA DORONG ROKET. Niken Madu Meta Jurusan Matematika, FMIPA UNS

KEKONVERGENAN SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE SATU MENGGUNAKAN METODE ITERASI VARIASIONAL

METODE ITERASI OPTIMAL TANPA TURUNAN BERDASARKAN BEDA TERBAGI ABSTRACT

Masalah Kalkulus Variasi, Fungsional Objektif, Variasi, Syarat Perlu Optimalitas

MODIFIKASI METODE RUNGE-KUTTA ORDE-4 KUTTA BERDASARKAN RATA-RATA HARMONIK TUGAS AKHIR. Oleh : EKA PUTRI ARDIANTI

PEMBENTUKAN POLINOMIAL ORTOGONAL MENGGUNAKAN PERSAMAAN INTEGRAL NONLINEAR. Susilawati 1 ABSTRACT

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia.

PEMBUKTIAN BENTUK TUTUP RUMUS BEDA MAJU BERDASARKAN DERET TAYLOR

KELUARGA BARU METODE ITERASI BERORDE LIMA UNTUK MENENTUKAN AKAR SEDERHANA PERSAMAAN NONLINEAR. Rio Kurniawan ABSTRACT

Daimah 1. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia.

ANALISIS KEKONVERGENAN GLOBAL METODE ITERASI CHEBYSHEV ABSTRACT

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA TAK LINEAR DENGAN METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL

BAB 1 PENDAHULUAN. Kalkulus merupakan salah satu prestasi tertinggi dari kecerdasan manusia.

Pertemuan 1 dan 2 KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

Kalkulus Variasi. Masalah Kalkulus Variasi, Fungsional Objektif, Variasi, Syarat Perlu Optimalitas. Toni Bakhtiar. Departemen Matematika IPB

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

PERSAMAAN DIFERENSIAL I PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA

KALKULUS MULTIVARIABEL II

PERBANDINGAN METODE GAUSS-SEIDEL PREKONDISI DAN METODE SOR UNTUK MENDAPATKAN SOLUSI SISTEM PERSAMAAN LINEAR. Merintan Afrina S ABSTRACT

METODE CHEBYSHEV-HALLEY BEBAS TURUNAN KEDUA UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR. Ridho Alfarisy 1 ABSTRACT

METODE ITERASI KSOR UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR ABSTRACT

Pengantar Metode Perturbasi Bab 4. Ekspansi Asimtotik pada Persamaan Diferensial Biasa

PENCARIAN AKAR-AKAR PERSAMAAN NONLINIER SATU VARIABEL DENGAN METODE ITERASI BARU HASIL DARI EKSPANSI TAYLOR

BEBERAPA METODE ITERASI DENGAN TURUNAN KETIGA UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR BESERTA DINAMIKNYA. Zulkarnain 1, M.

Persamaan Diferensial Biasa

METODE GAUSS-SEIDEL PREKONDISI DENGAN MENGGUNAKAN EKSPANSI NEUMANN ABSTRACT

PERBANDINGAN PENYELESAIAN SISTEM OREGONATOR DENGAN METODE ITERASI VARIASIONAL DAN METODE ITERASI VARIASIONAL TERMODIFIKASI

PENYELESAIAN NUMERIK DARI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER ADVANCE-DELAY

Barisan dan Deret Agus Yodi Gunawan

METODE ITERASI JACOBI DAN GAUSS-SEIDEL PREKONDISI UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAN LINEAR DENGAN M-MATRIKS ABSTRACT

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

BEBERAPA METODE ITERASI DENGAN TURUNAN KETIGA UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR BESERTA DINAMIKNYA. Zulkarnain 1, M. Imran 2

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

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Sarimah. ABSTRACT

PENAKSIR RASIO UNTUK VARIANSI POPULASI MENGGUNAKAN KOEFISIEN VARIASI DAN KURTOSIS PADA SAMPLING ACAK SEDERHANA

BAB 2 LANDASAN TEORI. ahli matematika lainnya di Kerala School membuat penemuan-penemuan (yang

MA1201 KALKULUS 2A Do maths and you see the world

Transkripsi:

PENGGUNAAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN PADA KALKULUS VARIASI Febrian Lisnan, Asmara Karma 2 Mahasiswa Program Studi S Matematika 2 Dosen Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Bina Widya, Pekanbaru 28293, Indonesia febrianlisnan007@yahoo.com ABSTRACT This article discusses the use of Adomian decomposition method to solve a variational problem in calculus of variation with known boundary conditions. Process begins by changing the variational problem into Euler-Lagrange equation, and then Adomian decomposition method is applied to the Euler-Lagrange equation. The obtained solution with this method is in a form of convergent power series. Comparison between the solutions obtained by Adomian decomposition method and the exact solution show the efficiency of the Adomian decomposition method. Keywords: Adomian decomposition method, calculus of variation, variational problem, Euler-Lagrange equation ABSTRAK Artikel ini membahas tentang penggunaan metode dekomposisi Adomian untuk menyelesaikan masalah variasional pada kalkulus variasi dengan syarat batas diketahui. Prosesnya dimulai dengan mengubah masalah variasional ke persamaan Euler-Lagrange, dan dari sini diterapkan metode dekomposisi Adomian. Solusi yang diperoleh berbentuk deret pangkat yang konvergen. Perbandingan solusi yang diperoleh menggunakan metode dekomposisi Adomian dan solusi eksak menunjukkan efisiensi metode dekomposisi Adomian. Kata kunci: Metode dekomposisi Adomian, kalkulus variasi, masalah variasional, persamaan Euler-Lagrange. PENDAHULUAN Kalkulus variasi adalah cabang dari ilmu matematika berupa kalkulus fungsional yang bertujuan menyelesaikan jenis optimasi yang berkaitan dengan menemukan fungsi maksimum dan minimum dari fungsional. Permasalahan dalam menyelidiki Repository FMIPA

fungsi maksimum atau minimum dari fungsional disebut permasalahan variasional [6, h. 294]. Permasalahan variasional pada kalkulus variasi memiliki beberapa bentuk. Pada artikel ini penulis hanya membahas permasalahan variasional pada bentuk sederhana. Adapun bentuk permasalahan variasionalnya sebagai berikut [5] v[y(x)] = dengan syarat batas sebagai berikut x F (x, y(x), y (x))dx, () y( ) = α, y(x ) = β. (2) Pada artikel ini didiskusikan bagaimana menemukan solusi y(x) yang memenuhi persamaan () dan (2) dengan menggunakan metode dekomposisi Adomian, yang menghasilkan solusi dalam bentuk deret konvergen [5]. Pembahasan dimulai dengan memperkenalkan metode dekomposisi Adomian secara umum pada bagian dua, pada bagian tiga diberikan teori dasar penyelesaian masalah variasional, kemudian pada bagian empat diberikan penerapan metode dekomposisi Adomian untuk menyelesaikan permasalahan variasional dan pada bagian akhir diberikan contoh penggunaan metode dekomposisi Adomian pada permasalahan variasional. 2. METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN Metode dekomposisi Adomian adalah suatu metode yang menguraikan solusi persamaan operator nonlinear ke dalam deret fungsi. Setiap suku dari deret tersebut diperoleh dari polinomial yang merupakan hasil perluasan fungsi nonlinear dengan bentuk deret pangkat. Berikut ini diberikan konsep dasar metode dekomposisi Adomian. Pandang persamaan diferensial nonlinear yang secara sederhana sebagai berikut [2, h. 7-8] F y(t) = g(t), (3) dengan F adalah operator persamaan diferensial nonlinear yang memuat bentuk linear dan nonlinear, g(t) adalah fungsi yang diketahui dan y(t) adalah fungsi yang akan ditentukan. Metode dekomposisi Adomian menguraikan bagian nonlinear F menjadi F = L + R + N dengan L adalah operator yang memiliki invers, R adalah operator linear lainnya dan N adalah bentuk nonlinear dari F. Jadi persamaan diferensial (3) dapat ditulis menjadi Ly + Ry + Ny = g, atau Ly = g Ry Ny. (4) Misalkan L mempunyai invers yaitu L, maka dengan mengaplikasikan L pada kedua ruas persamaan (4) diperoleh L Ly = L g L Ry L Ny. (5) Repository FMIPA 2

Pada persamaan diferensial untuk permasalahan nilai awal berorde n, operator L didefinisikan sebagai integral lipat-n dari 0 ke t dengan L(.) = dn (.) dt sehingga n dapat ditulis t t t L (.) =... (.) dtdt }{{... dt }. (6) 0 0 0 }{{} n n Misalkan L adalah operator orde kedua, dengan L = d2 dt 2 (6) dapat ditulis sehingga persamaan L Ly = t t 0 0 Ly dtdt L Ly = y(t) y(0) ty (0). (7) Selanjutnya substitusikan persamaan (7) ke persamaan (5), sehingga diperoleh y(t) = y(0) + ty (0) + L g L Ry L Ny. (8) Pada metode dekomposisi Adomian [] solusi persamaan diferensial nonlinear dalam bentuk deret sebagai berikut y(t) = y n (t), (9) sedangkan bentuk nonlinear N y dapat dinyatakan dalam suatu polinomial khusus dalam bentuk sebagai berikut Ny = A n, (0) dengan A n = A n (y 0, y,..., y n ) merupakan polinomial Adomian yang didefinisikan sebagai berikut A n = [ ( d n n! dλ N )] λ i y n i, n = 0,, 2,..., () i=0 dengan λ merupakan suatu parameter dan y 0, y,..., y n adalah fungsi yang akan ditentukan. Bila dijabarkan sebagai berikut Untuk n = 0 A 0 = [ ( d 0 0! dλ N )] λ i y 0 i i=0 [ ] = N( y 0 + λ y + λ 2 y 2 + λ 3 y 3 + ) A 0 = N(y 0 ). Repository FMIPA 3

Untuk n = A = [ ( d! dλ N )] λ i y i i=0 [ ] = N (y 0 + λ y + λ 2 y 2 + λ 3 y 3 + ) (y + λ y 2 + λ 2 y 3 + ) A = y N (y 0 ). Untuk n = 2 A 2 = [ ( d 2 2! dλ N )] λ i y 2 i i=0 = [ d 2! dλ = 2! ( N (y 0 + λ y + λ 2 y 2 + λ 3 y 3 + ) (y + λ y 2 + λ 2 y 3 + ) [( N (y 0 + λ y + λ 2 y 2 + λ 3 y 3 + ) (y + 2λ y 2 + ) (y + 2λ y 2 + 3λ 2 y 3 + ) + N (y 0 + λ y + λ 2 y 2 + ) )] (2y 2 + 6λ y 3 + ) ( ) A 2 = y 2 N (y 0 ) + 2! y2 N (y 0 ). )] Persamaan () dapat disajikan dalam bentuk rekursif berikut A 0 = N(y 0 ), A = y N (y 0 ), A 2 = y 2 N (y 0 ) + ( ) y 2 2! N (y 0 ), A 3 = y 3 N (y 0 ) + y y 2 N (y 0 ) +. =.. ( ) y 3 N (y 0 ), 3! Persamaan polinomial pada persamaan (0) merupakan deret takhingga yang dapat dijabarkan sebagai berikut Ny = Ny = A n = A 0 + A + A 2 + A 3 +, A n = N(y 0 ) + y N (y 0 ) + y 2 N (y 0 ) + ( ) y 2 N (y 0 ) +, 2! Repository FMIPA 4

selanjutnya, ekspansikan Ny di sekitar y = y 0, menjadi [( ) y Ny = N(y 0 ) + (y + y 2 + )N 2 (y 0 ) + + y y 2 + 2! [ ] (y Ny = N(y 0 ) + (y y 0 )N y0 ) 2 (y 0 ) + N (y 0 ) +, 2! [ (y y0 ) n Ny = n! ] N (y 0 ) +, ] N (n) (y 0 ). (2) Persamaan (2) merupakan perluasan Taylor [3]. Selanjutnya dengan mensubstitusikan persamaan (9) dan (0) ke persamaan (8), maka diperoleh y n (t) = y(0) + ty (0) + L g L R y n L A n. (3) Pada persamaan (3), komponen y n (t) dapat ditentukan bentuk rekursif dengan n 0 sebagai berikut y 0 = y(0) + ty (0) + L g, y = L Ry 0 L A 0, y 2 = L Ry L A, y 3 = L Ry 2 L A 2, (4). =. y n+ = L Ry n L A n. Persamaan (4) disederhanakan menjadi y 0 = y(0) + ty (0) + L g, y n+ = L Ry n L A n. 3. TEORI DASAR PENYELESAIAN MASALAH VARIASIONAL PADA KALKULUS VARIASI Permasalahan variasional dapat diselesaikan dengan persamaan Euler-Lagrange dengan landasan teori sebagai berikut Teorema Misalkan v[y(x)] adalah fungsional dengan bentuk v[y(x)] = x F (x, y(x), y (x))dx, didefinisikan fungsi y(x) kontinu pada derivatif pertama di [, x ] dengan syarat batas y( ) = α, y(x ) = β. Maka syarat perlu untuk v[y(x)] menjadi ekstremum dinyatakan pada y(x) yang memenuhi persamaan Euler-Lagrange F y d dx F y = 0. (5) Bukti: Lihat pada [6, h. 4-5]. Repository FMIPA 5

4. PENGGUNAAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN VARIASIONAL PADA KALKULUS VARIASI Pada [4] persamaan (5) bila dalam bentuk operator sebagai berikut L(y) N(y) = f, (6) untuk x x dengan L = d 2 /dx 2 adalah operator derivatif orde dua, N adalah operator nonlinear yang mengandung operator diferensial dengan orde kecil dari dua dan f adalah fungsi yang diberikan. Diasumsikan terdapat inverse L, dan terdapat integral tentu pada fungsi h(x) dalam bentuk berikut L (h(x)) = x t2 h(t ) dt dt 2. (7) Selanjutnya, dengan menerapkan L pada kedua sisi persamaan (6) menghasilkan L L(y) L N(y) = L f. (8) Berdasarkan persamaan (7), L L(y) pada persamaan (8) dapat ditulis L L(y) = x y2 d 2 y dx 2 dydy 2, L L(y) = y(x) y( ) y ( )x + y ( ), (9) kemudian substitusikan persamaan (9) ke persamaan (8), diperoleh atau y(x) y( ) y ( )x + y ( ) = L N(y) + L f, y(x) = α + Ax A + L f + L N(y), (20) dengan mengasumsikan A = y ( ) dan α = y( ). Pada metode dekomposisi Adomian [], y(x) memiliki sejumlah komponen yang didefinisikan oleh deret dekomposisi berikut y(x) = y n (x). (2) Berdasarkan metode dekomposisi Adomian, solusi dari persamaan (6) berbentuk deret pada y(x) = y n(x) dan menunjukkan nonlinear pada N(y) dengan deret terbatas pada polinomial khusus yang diberikan N(y) = N n, (22) Repository FMIPA 6

dimana komponen N n merupakan polinomial Adomian []. Selanjutnya, dengan mensubstitusikan persamaan (2) dan (22) ke persamaan (20), maka diperoleh y n (x) = α + Ax A + L f(x) + L N n. (23) Pada persamaan (23) komponen y n dapat ditentukan dalam betuk rekursif seperti pada persamaan (4), maka diperoleh y 0 (x) = α + Ax A + L f(x), y n+ (x) = L N n, n 0. (24) Pada persamaan (24) y 0, y, y 2,..., merupakan solusi penggunaan metode dekomposisi Adomian, apabila dijumlahkan akan diistilahkan pada persamaan (2). Berdasarkan metode dekomposisi Adomian [5], penyelesaian pada permasalahan variasional dinyatakan sebagai y = lim n ϕ n, Akan tetapi dalam penerapannya nilai dari y n(x) tidak dapat ditentukan secara eksak, oleh karena itu digunakan solusi aproksimasi dengan menggunakan deret dengan mengasumsikan ϕ n = n y k (x), n 0, (25) yang mana hasil yang diperoleh akan konvergen ke nilai eksak [5]. k=0 5. CONTOH PERMASALAHAN VARIASIONAL PADA KALKULUS VARIASI Selesaikan permasalahan variasional berikut dengan metode dekomposisi Adomian dengan syarat batas v[y(x)] = 0 (y(x) + y (x) 4e 3x ) 2 dx, (26) y(0) =, y() = e 3. (27) Penyelesaian: Berdasarkan persamaan () diketahui F = (y(x) + y (x) 4e 3x ) 2 pada persamaan (26), F dapat dijabarkan sebagai berikut F = (y + y 4e 3x ) (y + y 4e 3x ), F = y 2 + (y ) 2 + 2yy 8e 3x y 8e 3x y + 6e 6x, (28) berdasarkan Teorema, persamaan (28) dapat tulis F y = d F = 2y + dy 2y 8e 3x, F y = d F = 2y + 2y 8e 3x, dy d d F = 2y + 2y 24e 3x, dx dy (29) Repository FMIPA 7

dengan mensubstitusikan persamaan (29) ke persamaan (5), diperoleh y y 8e 3x = 0, (30) berdasarkan persamaan (30) solusi eksaknya yaitu y(x) = e 3x. Persamaan (30) dapat dijadikan bentuk operator sebagai berikut Ly = y, Ny = y, (3) f = 8e 3x, kemudian substitusikan persamaan (3) dan (27) ke persamaan (20), diperoleh y(x) = + Ax + L (8e 3x ) + L (y(x)), (32) selanjutnya berdasarkan persamaan (24), persamaan (32) dapat dibentuk ( ) y k (x) = + Ax + L (8e 3x ) + L y k (x), (33) k=0 beberapa komponen persamaan (33) dapat dijabarkan sebagai berikut y 0 (x) = + Ax + L (8e 3x ) = 9 + Ax + 8 9 e3x 8 3 x, y (x) = L (y 0 (x)) = 8 8 8 27 x + 8 x2 + 6 Ax3 + 8 8 e3x 4 9 x3, y 2 (x) = L (y (x)) = 8 729 8 243 x 4 8 x2 4 8 x3 + 26 x4 + 20 Ax5 + 8 729 e3x 45 x5, y 3 (x) = L (y 2 (x)) = 8 656 8 287 x 4 729 x2 4 729 x3 243 x4 405 x5 + 6480 x6 + 5040 Ax7 + 8 656 e3x 890 x7, y 4 (x) = L (y 3 (x)) = 8 59049 8 968 x 4 656 x2 4 656 x3 287 x4 3645 x5 7290 x6 700 x7 + 362880 x8 + 362880 Ax9 + 8 59049 e3x 36080 x9,. =., metode dekomposisi Adomian memberikan solusi aproksimasi ϕ n dalam bentuk deret tak hingga. Konstanta A, ditentukan dengan memisalkan n = 4 pada persamaan k=0 Repository FMIPA 8

(27), maka diperoleh ϕ 4 = y 0 + y + y 2 + y 3 + y 4, ϕ 4 = 59048 + Ax 59049 9683 x + 322 x2 + 6 Ax3 3280 656 x3 + 7496 x4 + 20 Ax5 9 3645 x5 + 58320 x6 + 5040 Ax7 70 x7 + 362880 x8 + 362880 Ax9 + 59048 59049 e3x 36080 x9, (34) selanjutnya substitusikan x = pada persamaan (34) sehingga diperoleh atau dapat ditulis.75206a = 3.52560392, A = 3.000000374, dengan mensubstitusikan nilai A pada persamaan (34) diperoleh ϕ 4 = 59049 + 0.0000525x + 322 x2 + 0.000076262x 3 + 7496 x4 + 0.00003429622x 5 + 58320 x6 + 0.000007348689x 7 + 362880 x8 + 59048 59049 e3x + 9.857889 0 7 x 9. (35) Persamaan (35) adalah solusi metode dekomposisi Adomian untuk n = 4, bila disubstitusikan syarat batas untuk x = menghasilkan ϕ 4 =20.08553698. Sedangkan solusi eksak dinyatakan y(x) = e 3x, untuk x = diperoleh y(x) = 20.08553692. Sehingga tingkat keefisien pada permasalahan variasional suatu metode dekomposisi Adomian dibandingkan dengan solusi eksak diperoleh sebagai berikut Error = v(ϕ 4 ) v(y) = 0.5273450967 0 2. Contoh ini mengisyaratkan nilai error mendekati nol atau cukup kecil untuk n=4, dan x=. Hal ini menunjukkan metode dekomposisi Adomian cukup efisien digunakan pada permasalahan variasional. Ucapan Terimakasih Pada penulisan artikel ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada Dr. Syamsudhuha, M.Sc. yang telah memberikan arahan dan bimbingan. Repository FMIPA 9

DAFTAR PUSTAKA [] Adomian, G. 988. A Review of the Decomposition Method in Applied Mathematics. Journal of Mathematical Analysis and Applications. 35 (2) : 50 544. [2] Adomian, G. 994. Solving Frontier Problems of Physics. The Decomposition Method. Kluwer-Academic Press, Boston. [3] Bartle, R. G. & D. R. Sherbert. 20. Introduction to Real Analysis, 4 rd Ed. Hamilton Printing Company, New Jersey. [4] Cherruault, Y. 990. Convergence of Adomian s method. Journal of Mathematical and Computer Modelling. 4 : 83 86. [5] Dehghan, M. & M. Tatari. 2005. The Use of Adomian Decomposition Method for Solving Problems in Calculus of Variations. Mathematical Problems in Engineering. 2006 : 2. [6] Gelfand, M. I. & S. V. Fomin. 963. Calculus of Variations. Pretice Hall, New Jersey. Repository FMIPA 0