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

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

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

PENGGUNAAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN PADA KALKULUS VARIASI ABSTRACT

PENERAPAN TRANSFORMASI SHANK PADA METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR 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

Penyelesaian Persamaan Painleve Menggunakan Metode Dekomposisi Adomian Laplace

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

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA DENGAN METODA DEKOMPOSISI ADOMIAN

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

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

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

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN LAPLACE UNTUK SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER KOEFISIEN FUNGSI

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

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

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

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

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

METODE ITERASI DUA LANGKAH BEBAS TURUNAN BERDASARKAN INTERPOLASI POLINOMIAL ABSTRACT

Persamaan Diferensial

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

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

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

METODE ITERASI VARIASIONAL PADA MASALAH STURM-LIOUVILLE

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

Mata Kuliah :: Matematika Rekayasa Lanjut Kode MK : TKS 8105 Pengampu : Achfas Zacoeb

KONSEP METODE ITERASI VARIASIONAL ABSTRACT

TEKNIK ITERASI VARIASIONAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

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

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

Sagita Charolina Sihombing 1, Agus Dahlia Pendahuluan

METODE ORDE-TINGGI UNTUK MENENTUKAN AKAR DARI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

METODE MODIFIKASI NEWTON DENGAN ORDE KONVERGENSI Lely Jusnita 1

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

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

METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL FRAKSIONAL UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH STURM-LIOUVILLE FRAKSIONAL

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

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

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

KONSTRUKSI SEDERHANA METODE ITERASI BARU ORDE TIGA ABSTRACT

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

II. TINJAUAN PUSTAKA. Turunan fungsi f adalah fungsi lain f (dibaca f aksen ) yang nilainya pada ( ) ( ) ( )

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

METODE ITERASI BARU BEBAS DERIVATIF UNTUK MENEMUKAN SOLUSI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

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

FAMILI METODE ITERASI DENGAN KEKONVERGENAN ORDE TIGA. Rahmawati ABSTRACT

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

SEBUAH VARIASI BARU METODE NEWTON BERDASARKAN TRAPESIUM KOMPOSIT ABSTRACT

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA TAK LINEAR DENGAN METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL

METODE ITERASI OPTIMAL TANPA TURUNAN BERDASARKAN BEDA TERBAGI ABSTRACT

METODE BERTIPE NEWTON UNTUK AKAR GANDA DENGAN KONVERGENSI KUBIK ABSTRACT

BAB I KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

FORMULA PENGGANTI METODE KOEFISIEN TAK TENTU ABSTRACT

MODIFIKASI APROKSIMASI TAYLOR DAN PENERAPANNYA

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

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

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

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

PEMBENTUKAN POLINOMIAL ORTOGONAL MENGGUNAKAN PERSAMAAN INTEGRAL NONLINEAR. Susilawati 1 ABSTRACT

Syarat Cukup Osilasi Persamaan Diferensial Linier Homogen Orde Dua Dengan Redaman

PERSAMAAN DIFERENSIAL I PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA

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

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

KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

ANALISIS KEKONVERGENAN GLOBAL METODE ITERASI CHEBYSHEV ABSTRACT

KESTABILAN POPULASI MODEL LOTKA-VOLTERRA TIGA SPESIES DENGAN TITIK KESETIMBANGAN ABSTRACT

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

Persamaan Diferensial Biasa

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

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

METODE RUNGE-KUTTA DAN BLOK RASIONAL UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH NILAI AWAL

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE DUA NON LINEAR DENGAN METODE DEKOMPOSISI SUMUDU. Skripsi. Oleh DESI EFIYANTI

PENGARUH PERUBAHAN NILAI PARAMETER TERHADAP NILAI ERROR PADA METODE RUNGE-KUTTA ORDE 3

Metode Iterasi Tiga Langkah Bebas Turunan Untuk Menyelesaikan Persamaan Nonlinear

SOLUSI PERIODIK TUNGGAL SUATU PERSAMAAN RAYLEIGH. Jurusan Matematika FMIPA UT ABSTRAK

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

KEKONVERGENAN SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE SATU MENGGUNAKAN METODE ITERASI VARIASIONAL

METODE ITERASI KSOR UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR ABSTRACT

SOLUSI PENYEBARAN PANAS PADA BATANG KONDUKTOR MENGGUNAKAN METODE CRANK-NICHOLSON

METODE ITERASI OPTIMAL BERORDE EMPAT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

Perbandingan Skema Numerik Metode Finite Difference dan Spectral

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

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

Pertemuan 1 dan 2 KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

PEMBUKTIAN RUMUS BENTUK TUTUP BEDA MUNDUR BERDASARKAN DERET TAYLOR

MODIFIKASI METODE NEWTON-RAPHSON UNTUK MENCARI SOLUSI PERSAMAAN LINEAR DAN NONLINEAR

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

UNNES Journal of Mathematics

SOLUSI NON NEGATIF MASALAH NILAI AWAL DENGAN FUNGSI GAYA MEMUAT TURUNAN

Metode Beda Hingga untuk Penyelesaian Persamaan Diferensial Parsial

Penyelesaian Masalah Syarat Batas dalam Persamaan Diferensial Biasa Orde Dua dengan Menggunakan Algoritma Shooting Neural Networks

Transkripsi:

MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH NILAI AWAL SINGULAR PADA PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE DUA Kristiani Panjaitan 1, Syamsudhuha 2, Leli Deswita 2 1 Mahasiswi Program Studi S1 Matematika 2 Laboratorium Matematika Terapan, Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (28293), Indonesia kristianipanjaitan.math9@gmail.com ABSTRACT This paper discusses the modification of Adomian decomposition method for solving singular initial value problems in the second order ordinary differential equations. Numerical illustrations show that the method gives an accurate solution to the problem and for some casses this method yields exact solutions. Keywords: Adomian decomposition method, ordinary differential equation, singular initial value. ABSTRAK Artikel ini membahas modifikasi metode dekomposisi Adomian untuk menyelesaikan masalah nilai awal singular pada persamaan diferensial biasa orde dua. Ilustrasi numerik yang diberikan menunjukkan bahwa metode ini sangat baik digunakan untuk menyelesaikan masalah nilai awal singular karena solusi yang diperoleh dengan modifikasi metode dekomposisi Adomian sangat mendekati dan sama dengan solusi eksaknya. Kata kunci: Metode dekomposisi Adomian, nilai awal singular, persamaan diferensial biasa. 1. PENDAHULUAN Pandang persamaan diferensial biasa (PDB) orde dua dengan syarat awal yang ditulis sebagai masalah nilai awal singular berbentuk y + n x y + m } x2y = g(x)+f(x,y),n > 1, m, (1) y() = α, y () = β, 1

dengan f(x, y) adalah fungsi kontinu yang bernilai real, g(x) adalah fungsi kontinu pada interval [,1] dan α, β, n, dan m adalah konstanta. Solusi persamaan (1) sulit diperoleh secara analitik, sebagai alternatif dilakukan pendekatan solusi secara numerik [2, 4]. Secara numerik salah satu metode yang digunakan untuk menyelesaikan suatu masalah nilai awal adalah metode dekomposisi Adomian. Metode dekomposisi Adomian menyajikan solusi dari suatu persamaan diferensial dalam bentuk deret [1]. Pada penerapannya, ketika metode dekomposisi Adomian digunakan untuk menyelesaikan persamaan(1) tidak diperoleh solusi yang baik, sehingga metode dekomposisi Adomian perlu dimodifikasi sedemikian hingga dapat diperoleh solusi yang lebih baik. Pada artikel dibagian 2 dibahas metode dekomposisi Adomian secara umum, kemudian pada bagian 3 dibahas modifikasi metode dekomposisi Adomian untuk masalah nilai awal singular yang merupakan review dari artikel Yahya Qaid Hasan [3] dan Zdeněk Šmarda [5], dan pada bagian terakhir diberikan beberapa ilustrasi numerik untuk permasalahan ini. 2. METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN Pandang PDB nonlinear yang ditulis sebagai berikut [1] Fy(x) = g(x), (2) dengan F adalah operator nonlinear, g(x) adalah fungsi yang diketahui dan y adalah fungsi yang akan ditentukan. Misalkan F = L + R + N dengan L suatu operator turunan linear yang mempunyai invers yaitu L 1, R operator linear lainnya dan N bentuk nonlinear dari F, sehingga persamaan diferensial (2) dapat ditulis menjadi Ly = g Ry Ny. (3) Selanjutnya dengan mengaplikasikan L 1 pada kedua ruas persamaan (3) diperoleh L 1 Ly = L 1 g L 1 Ry L 1 Ny. (4) UntukL(.) = d2 dx 2(.), makal 1 (.) = (.)ds ds, diperolehlahruaskiripersamaan (4) sebagai berikut L 1 Ly = y y() xy (), sedemikian hingga persamaan (4) menjadi y = y()+xy ()+L 1 g L 1 Ry L 1 Ny. (5) Dalam metode dekomposisi Adomian diasumsikan solusi persamaan diferensial y dalam bentuk deret sebagai berikut y = y n, (6) 2

dan bentuk nonlinear Ny = f(y), f(y) fungsi polinomial berbentuk Ny = f(y) = A n (y,y 1,,y n ), (7) dengan A n merupakan polinomial Adomian yang didefinisikan sebagai berikut [ ( A n (y,y 1,,y n ) = 1 d n )] f λ k y n! dλ n k, untuk n. (8) Substitusi persamaan (6) dan persamaan (7) ke dalam persamaan (5), sehingga persamaan (5) menjadi k= y n = y()+xy ()+L 1 g L 1 R y n L 1 A n. (9) λ= Dari persamaan (9) diperoleh relasi rekursif sebagai berikut y = y()+xy ()+L 1 g, y 1 = L 1 Ry L 1 A,. =. y n = L 1 Ry n 1 L 1 A n 1, untuk n 1. Dalam penerapannya, bentuk y n(x) tidak dapat ditentukan, sehingga dilakukan pendekatan solusi dengan deret terpotong, Y n = n i= y i, untuk n 1, dengan lim n Y n = y. (1) 3. MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MASALAH NILAI AWAL SINGULAR Dalam menyelesaikan masalah nilai awal singular (1) ada dua bentuk modifikasi metode dekomposisi Adomian yang akan diperkenalkan yaitu modifikasi untuk Kasus 1 untuk m = dan Kasus 2 untuk m. Kasus 1. Untuk m =, didefinisikan operator L yang memuat y + n x y, sedemikian hingga persamaan (1) dapat ditulis dalam bentuk [5] dengan operator L didefinisikan sebagai berikut Ly = g(x)+f(x,y), (11) L(.) = x n d dx ( x n d dx ) (.), (12) sehingga L 1 menjadi L 1 (.) = s n s n (.)ds ds. (13) 3

Selanjutnya,denganmengaplikasikanL 1 padakeduaruaspersamaan(11)diperoleh L 1 Ly = L 1 g(x)+l 1 f(x,y). (14) Untuk L yang didefinisikan pada persamaan (12), dan L 1 yang diperoleh pada persamaan (13), maka ruas kiri persamaan (14) menjadi L 1 Ly = y α βx, sedemikian hingga persamaan (14) dapat ditulis sebagai berikut y = α+βx+l 1 g(x)+l 1 f(x,y). (15) Pada metode dekomposisi Adomian solusi y dan bentuk nonlinear f(x,y) = F(y), dengan F(y) merupakan fungsi polinomial diasumsikan dalam bentuk deret sebagai berikut y = y n, f(x,y) = F(y) = A n (y,y 1,...,y n ). (16) Polinomial Adomian A n dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (8), sehingga diperoleh A = F(y ), A 1 = y 1 F (y ), A 2 = y 2 F (y )+ 1 2! y2 1 F (y ),. =. Substitusi persamaan (16) ke dalam persamaan (15), sehingga persamaan (15) menjadi y n = α+βx+l 1 g(x)+l 1 A n. (17) Dari persamaan (17) diperoleh relasi rekursif sebagai berikut } y = α+βx+l 1 g(x), y n = L 1 A n 1, untuk n 1. Kasus 2. Untuk m, transformasikan 2h+k = n dan (h 1)(h+k) = m pada persamaan (1), sehingga persamaan (1) menjadi [3] (18) y + 2h+k y + (h 1)(h+k) y = g(x)+f(x,y), h 1, k 1, (19) x x 2 dengan h dan k adalah konstanta. Didefinisikan L sedemikian hingga persamaan (19) dapat ditulis menjadi Ly = g(x)+f(x,y), (2) 4

dengan operator L didefinisikan sebagai berikut sehingga L 1 menjadi L(.) = x h d dx (x k d dx xh+k )(.), (21) L 1 (.) = s (h+k) s k s h (.) ds ds. (22) Selanjutnya,denganmengaplikasikanL 1 padakeduaruaspersamaan(2)diperoleh L 1 Ly = L 1 g(x)+l 1 f(x,y). (23) Untuk L yang didefinisikan pada persamaan (21) dan L 1 yang diperoleh pada persamaan (22), maka ruas kiri persamaan (23) menjadi L 1 Ly = y α, sedemikian hingga persamaan (23) dapat ditulis sebagai berikut y = α+l 1 g(x)+l 1 f(x,y). (24) Pada metode dekomposisi Adomian solusi y dan bentuk nonlinear f(x,y) = F(y), dengan F(y) merupakan fungsi polinomial diasumsikan dalam bentuk deret pada persamaan (16), sedemikian hingga dengan mensubstitusi persamaan (16) ke dalam persamaan (24), maka persamaaan (24) menjadi y n = α+l 1 g(x)+l 1 A n. (25) Dari persamaan (25) diperoleh relasi rekursif sebagai berikut } y = α+l 1 g(x), y n = L 1 A n 1, untuk n 1. (26) 4. ILUSTRASI NUMERIK Contoh 1 Misalkan diberikan masalah nilai awal singular y + 2 } x y = 2(2x 2 +3)y, y() = 1, y () =. (27) Masalah nilai awal singular (27) memiliki solusi eksak y(x) = e x2. Metode dekomposisi Adomian. Berdasarkan metode dekomposisi Adomian didefinisikan L(.) = d2 dx 2(.), maka L 1 (.) = (.) ds ds. 5

Selnjutnya dengan mengaplikasi L 1 pada kedua ruas persamaan (27) diperoleh y(x) = y()+xy () 2L 1 ( 1 x y )+L 1 (4x 2 +6)y. (28) Dari persamaan (1) diperoleh relasi rekursif untuk persamaan (28) sebagai berikut y = 1, sehingga diperoleh y n = 2L 1 ( 1 x y n 1)+L 1 (4x 2 +6)y n 1, untuk n 1, y = 1, y 1 = 3x 2 + 1 3 x4, y 2 = 6x 2 + 23 18 x4 + 7 15 x6 + 1 42 x8, y 3 = 12x 2 14 72 x4 329 45 x6 + 593 441 x8 + 211 945 x1 + 1 1386 x12,. =.. Jadi, solusi masalah nilai awal singular (27) dengan metode dekomposisi Adomian adalah sebagai berikut y(x)(x) = y +y 1 +y 2 +y 3 + = 1+15x 2 7 36 x4 119 45 x6 + 593 441 x8 + 211 945 x1 + 1 1386 x12 +. Modifikasi metode dekomposisi Adomian. Berdasarkan modifikasi metode dekomposisi Adomian, dari persamaan (27) diketahui n = 2, m =, g(x) = dan f(x,y) = 2(2x 2 +3)y. Dari persamaan (12) dan persamaan (13) diperoleh L(.) = x 2 d dx ( x 2 d dx ) (.), maka L 1 (.) = sedemikian hingga persamaan (27) menjadi s 2 s 2 (.) ds ds, Ly = (4x 2 +6)y. (29) Selanjutnya,denganmengaplikasikanL 1 padakeduaruaspersamaan(29)diperoleh y = α+βx+l 1 (4x 2 +6)y. (3) Dari persamaan (18) diperoleh relasi rekursif untuk persamaan (3) sebagai berikut y = α+βx, y n = L 1 (4x 2 +6)y n 1, untuk n 1, 6

sehingga diperoleh y = 1, y 1 = x 2 + 1 5 x4, y 2 = 3 1 x4 + 13 15 x6 + 1 9 x8, y 3 = 3 7 x6 + 17 63 x8 + 59 1155 x1 + 1 351 x12,. =.. Jadi, solusi masalah nilai awal singular (27) dengan modifikasi metode dekomposisi Adomian adalah sebagai berikut y(x) = y +y 1 +y 2 +y 3 + = 1+x 2 + 1 2 x4 + 1 6 x6 + 59 1155 x1 + 1 351 x12 +. Grafik solusi masalah nilai awal (27) dengan menggunakan metode dekomposisi Adomian dan modifikasi metode dekomposisi Adomian diberikan pada Gambar 1. (a) (b) Gambar 1: Grafik Solusi Masalah Nilai Awal (27) menggunakan (a) Metode Dekomposisi Adomian (b) Modifikasi Metode Dekomposisi Adomian untuk n = 5. Berdasarkan Gambar 1 terlihat jelas bahwa solusi hampiran yang diperoleh dengan metode dekomposisi Adomian tidak mendekati solusi eksak masalah nilai awal singular (27), sedangkan dengan modifikasi metode dekomposisi Adomian solusi hampiran yang diperoleh sangat mendekati solusi eksaknya. Hal ini menunjukkan bahwa metode dekomposisi Adomian bukan metode yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah nilai awal singular (1). Selanjutnya pada contoh berikut akan diperlihatkan keakuratan modifikasi metode dekomposisi Adomian dalam menyelesaikan masalah nilai awal singular (1). 7

Contoh 2 Misalkan diberikan masalah nilai awal singular sebagai berikut y + 4 x y + 2 } x 2y +xy = 2x+x4, y() =, y () =. Akan ditentukan solusi hampiran masalah nilai awal singular (31) dengan modifikasi metode dekomposisi Adomian. Penyelesaian. Masalah nilai awal singular (31) memiliki solusi eksak y = x 3. Dari persamaan (31) diketahui n = 4, m = 2, g(x) = 2x + x 4, f(x,y) = xy. Untuk n = 4 dan m = 2 diperoleh h = 2 dan k =. Berdasarkan persamaan (21) dan persamaan (22) diperoleh L(.) = x 2 d dx ( d dx x2 )(.), maka L 1 (.) = s 2 sedemikian hingga persamaan (31) menjadi s 2 (.)ds ds, (31) Ly = 2x+x 4 xy. (32) Selanjutnya dengan mengaplikasikan persamaan L 1 pada kedua ruas persamaan (32) diperoleh y = α+l 1 (2x+x 4 ) L 1 (xy). (33) Dari persamaan (26) diperoleh relasi rekursif untuk persamaan (33) sebagai berikut sehingga diperoleh y = α+l 1 (2x+x 4 ), y n = L 1 xy n 1, untuk n 1. y = x 3 + 1 56 x6 y 1 = 1 56 x6 1 616 x9 y 2 = 1 616 x9 +. =.. 1 112112 x12 Jadi, solusi masalah nilai awal singular (31) dengan modifikasi metode dekomposisi Adomian adalah sebagai berikut y(x) = y +y 1 +y 2 + = x 3 + 1 56 x6 1 56 x6 1 616 x9 + 1 1 616 x9 + 112112 x12 + Berdasarkan persamaan (34) terlihat bahwa suku 1 56 x6, 1 616 x9 muncul dengan tanda yang berlawanan pada y 1 dan y 2, demikian untuk suku-suku berikutnya apabila perhitungan dilanjutkan, maka akan diperoleh solusi untuk persamaan (31) adalah y(x) = x 3 yang merupakan solusi eksak persamaan (31). (34) 8

Contoh 3 Misalkan diberikan masalah nilai awal singular sebagai berikut y + 3 x y + 1 } x 2y = y2 +g(x), y() =, y () =, (35) dengan g(x) = 1 x + 4 2 x + 7 2 + 2 23 x 3 24 x2 31 3 x3 431 72 x4 16 63 x5 353 432 x6 2279 972 x7 22919 36288 x8 3511 24948 x9. Akan ditentukan solusi hampiran masalah nilai awal singular (35) dengan modifikasi metode dekomposisi Adomian. Penyelesaian. Masalah nilai awal singular (35) memiliki solusi eksak y = e x. Dari persamaan (35) diketahui n = 3,m = 1, f(x,y) = y 2. Untuk n = 3 dan m = 1 diperoleh h = 2 dan k = 1. Berdasarakan persamaan (21) dan persamaan (22) diperoleh L(.) = x 2 d dx ( d dx x2 )(.), maka L 1 = s 1 sedemikian hingga persamaan (35) menjadi s 1 s 2 (.)ds ds, Ly = g(x)+y 2. (36) Selanjutnya dengan mengaplikasikan persamaan L 1 pada kedua ruas persamaan (36), maka persamaan (36) menjadi y = α+l 1 g(x)+l 1 (y 2 ). (37) Pada persamaan (37), f(x,y) = y 2 merupakan bentuk nonlinear yang ditentukan dengan menggunakan polinomial Adomian (8), sehingga diperoleh A = y 2 A 1 = 2y y 1 A 2 = 2y 2 y +y 2 1. =.. Dari persamaan (26) diperoleh relasi rekursif untuk persamaan (37) sebagai berikut y = α+l 1 g(x), y n = L 1 A n, untuk n 1, 9

sehingga diperoleh y = 1+x+ 7 18 x2 + 1 24 x3 23 6 x4 431 18 x5 + y 1 = 1 9 x2 + 1 8 x3 + 16 225 x4 + 31 1296 x5 + 1279 3969 x6 + y 2 = 2 225 x4 + 17 1296 x5 + 3877 3969 x6 + 121 2592 x7 +. =. Jadi, solusi masalah nilai awal singular (35) dengan modifikasi metode dekomposisi Adomian adalah sebagai berikut y(x) = y +y 1 +y 2 + = 1+x+ 1 2! x2 + 1 3! x3 + 1!4 x4 + 1 5! x5 + (38) Berdasarkan persamaan (38) terlihat bahwa solusi hampiran yang diperoleh yaitu 1+x+ 1 2! x2 + 1 3! x3 + 1!4 x4 + 1 5! x5 +, merupakan bentuk penjabaran dari e x yang merupakan solusi eksak untuk persamaan (38). Dari beberapa ilustrasi numerik yang diberikan terlihat bahwa modifikasi metode dekomposisi Adomian memberikan solusi yang sangat akurat dalam menyelesaikan masalah nilai awal singular dengan bentuk umum (1). DAFTAR PUSTAKA [1] Adomian, G. 1994. Solving Frontier Problems of Physics: The Decomposition Method. Boston. [2] Edwards, H. C. & D. E. Penney. 21. Differential Equations & Linear Algebra. New Jersey. [3] Hasan, Q. Y. 212. Modified Adomian Decomposition Method for Second Order Singular Initial Value Problems. Applied Mathematics and Computation, 1: 94-99. [4] Rice, J. B. & D. J. Strange. 1994. Ordinary Differential Equations with Applications, 3 rd Ed. University of Dayton, Amerika. [5] Ŝmarda, Z. 21. Modifications of Adomian Decomposition Method for Certain Classes of Singular Differential Equations of the Second Order. Math. Comput. Modeling. 112-117. 1