DERET TAYLOR UNTUK METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN ABSTRACT

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

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN NILAI BATAS PADA PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL NONLINEAR ABSTRACT

PENGGUNAAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN PADA KALKULUS VARIASI ABSTRACT

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

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

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

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

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

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

Penyelesaian Persamaan Painleve Menggunakan Metode Dekomposisi Adomian Laplace

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

METODE ORDE-TINGGI UNTUK MENENTUKAN AKAR DARI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

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

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN INTEGRAL VOLTERRA DENGAN METODA DEKOMPOSISI ADOMIAN

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

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

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

METODE ITERASI DUA LANGKAH BEBAS TURUNAN BERDASARKAN INTERPOLASI POLINOMIAL ABSTRACT

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

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

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

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

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

METODE MODIFIKASI NEWTON DENGAN ORDE KONVERGENSI Lely Jusnita 1

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN LAPLACE UNTUK SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER KOEFISIEN FUNGSI

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

TEKNIK ITERASI VARIASIONAL UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

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

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

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

MODIFIKASI APROKSIMASI TAYLOR DAN PENERAPANNYA

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

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

SEBUAH VARIASI BARU METODE NEWTON BERDASARKAN TRAPESIUM KOMPOSIT ABSTRACT

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

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

FORMULA PENGGANTI METODE KOEFISIEN TAK TENTU ABSTRACT

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

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

KONSEP METODE ITERASI VARIASIONAL ABSTRACT

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

METODE ITERASI OPTIMAL TANPA TURUNAN BERDASARKAN BEDA TERBAGI ABSTRACT

METODE ITERASI KSOR UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR ABSTRACT

METODE ITERASI BARU BEBAS DERIVATIF UNTUK MENEMUKAN SOLUSI PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

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

FAMILI METODE ITERASI DENGAN KEKONVERGENAN ORDE TIGA. Rahmawati ABSTRACT

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

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA TAK LINEAR DENGAN METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL

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

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

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

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

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

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

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

METODE BERTIPE NEWTON UNTUK AKAR GANDA DENGAN KONVERGENSI KUBIK ABSTRACT

PENYELESAIAN NUMERIK DARI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER ADVANCE-DELAY

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

Metode Iterasi Tiga Langkah Bebas Turunan Untuk Menyelesaikan Persamaan Nonlinear

UNNES Journal of Mathematics

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

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

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

METODE NEWTON-COTES TERBUKA BERDASARKAN TURUNAN ABSTRACT

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

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

ANALISIS KEKONVERGENAN GLOBAL METODE ITERASI CHEBYSHEV ABSTRACT

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

KEKONVERGENAN SOLUSI PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE SATU MENGGUNAKAN METODE ITERASI VARIASIONAL

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

II. TINJAUAN PUSTAKA. variabel x, sehingga nilai y bergantung pada nilai x. Adanya relasi kebergantungan

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

MUNGKINKAH MELAKUKAN PERUMUMAN LAIN ATURAN SIMPSON 3/8. Supriadi Putra & M. Imran

KONSTRUKSI SEDERHANA METODE ITERASI BARU ORDE TIGA ABSTRACT

METODE ITERASI OPTIMAL BERORDE EMPAT UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN NONLINEAR ABSTRACT

Pengantar Metode Perturbasi Bab 1. Pendahuluan

METODE ITERATIF YANG DIPERCEPAT UNTUK Z-MATRIKS ABSTRACT

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

METODE PSEUDOSPEKTRAL CHEBYSHEV PADA APROKSIMASI TURUNAN FUNGSI

RPKPS (Rencana Program Kegiatan Pembelajaran Semester) Program Studi : S1 Matematika Jurusan/Fakultas : Matematika/FMIPA

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN GELOMBANG AIR DANGKAL DAN ELASTIK

Metode Beda Hingga untuk Penyelesaian Persamaan Diferensial Parsial

METODE GAUSS-SEIDEL PREKONDISI UNTUK MENCARI SOLUSI SISTEM PERSAMAAN LINEAR. Alhumaira Oryza Sativa 1 ABSTRACT ABSTRAK

PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR DENGAN GENERALISASI METODE JACOBI

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

METODE TRANSFORMASI DIFERENSIAL FRAKSIONAL UNTUK MENYELESAIKAN MASALAH STURM-LIOUVILLE FRAKSIONAL

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

GENERALISASI METODE GAUSS-SEIDEL UNTUK MENYELESAIKAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR ABSTRACT

METODE ITERASI VARIASIONAL PADA MASALAH STURM-LIOUVILLE

SOLUSI BILANGAN BULAT SUATU PERSAMAAN DIOPHANTINE MELALUI BILANGAN FIBONACCI DAN BILANGAN LUCAS ABSTRACT

PENYELESAIAN PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL NONLINEAR DENGAN MENGGUNAKAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN

Metode Numerik & Lab. Muhtadin, ST. MT. Metode Numerik & Komputasi. By : Muhtadin

METODE ITERASI AOR UNTUK SISTEM PERSAMAAN LINEAR PREKONDISI ABSTRACT

PENYELESAIAN PERSAMAAN LINEAR-NON LINEAR DAN PERSAMAAN DIFFERENSIAL DENGAN METODE KESAMAAN

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

MODIFIKASI METODE RUNGE-KUTTA ORDE EMPAT KUNTZMANN BERDASARKAN RATA-RATA GEOMETRI TUGAS AKHIR

PENGGUNAAN METODE ANALISIS HOMOTOPI PADA PENYELESAIAN PERSAMAAN SCHRODINGER-KdV DINI FITRI

Transkripsi:

DERET TAYLOR UNTUK METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN Lucy L. Batubara 1, Deswita. Leli 2, Zulkarnain 2 1 Mahasiswa Program Studi S1 Matematika 2 Laboratorium Matematika Terapan, Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru (2829), Indonesia lucylestarib@ymail.com ABSTRACT This article discusses the application of Taylor series to the Adomian decomposition method to determine the solution of Cauchy-Kovalevska equation. The obtained solution is of the form infinite series. Application of the Taylor series to several eamples of Cauchy-Kovalevska equations shows that this technique is more practical and provides better solutions than the solutions obtained by the Adomian decomposition method. Keywords: Cauchy-Kovalevska equation, Adomian decomposition method, Taylor series. ABSTRAK Artikel ini membahas penerapan deret Taylor pada metode dekomposisi Adomian dalam menetukan solusi persamaan Cauchy-Kovalevska. Solusi yang diperoleh berbentuk deret tak hingga. Penerapan deret Taylor ini kebeberapa contoh persamaan Cauchy-Kovalevska menunjukkan bahwa teknis ini lebih praktis dan memberikan solusi yang lebih baik dibandingkan dengan solusi yang diperoleh dari metode dekomposisi Adomian. Kata kunci: persamaan Cauchy-Kovalevska, metode dekomposisi Adomian, deret Taylor. 1. PENDAHULUAN Salah satu bagian dari persamaan diferensial parsial nonlinear adalah persamaan Cauchy-Kovalevska, dengan bentuk umum [2] u t (,t) = F(u,u,u,...,u n)+g(), (1) dengan syarat awal u(,) = f (). (2) 1

Banyak metode yang dapat digunakan untuk menyelesaikan persamaan (1), salah satunya adalah metode dekomposisi Adomian [5]. Berbagai modifikasi telah dikembang dari metode dekomposisi Adomian, diantaranya penerapan deret Taylor untuk menyelesaikan persamaan (1). Pada artikel dibahas bagaimana menemukan solusi u(, t) dalam bentuk deret yang memenuhi persamaan (1) dan (2). Pembahasan dimulai dengan menggunakan metode dekomposisi Adomian pada bagian 2, kemudian dilanjutkan pada bagian dengan menerapkan deret Taylor untuk metode dekomposisi Adomian yang merupakan review dari artikel Ekaterina Kutafina [2], dengan judul Taylor series for the Adomian decomposition method dan pada bagian terakhir diberikan perbandingan komputasi numerik untuk dua Contoh persamaan Cauchy-Kovalevska. 2. METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN Untukmenyederhanakannotasi,misalkanF[u] = F(u,u,,u n),l t ( ) := ( )/ t, L t (.) := (.)dt, dan g() adalah fungsi yang diketahui. Metode dekomposisi Adomian menguraikan F[u] menjadi dua bagian yaitu L F [u]+n F [u], dengan L F [u] adalah operator linear, dan N F [u] adalah operator nonlinear. Sehingga persamaan (1) dapat ditulis menjadi L t L t u = L t L F [u]+l t N F [u]+l t g(). () Jadi ruas kiri persamaan () dapat dinyatakan dengan L t L t u = L t u dt, L t L t u = u(,t) u(,), (4) kemudian subsitusikan persamaan (4) ke persamaan () dan berdasarkan persamaan (2), diperoleh u(,t) = f ()+g()t+ Misalkan solusi persamaan (1) dinyatakan dalam bentuk (L F [u]+n F [u])dt. (5) u(,t) = u i (,t) (6) i= danbentuknonlinearn F [u]diuraikanmenjadiderettakhinggadaripolinomialadomian yaitu N F [u] = i= A i(u,u 1,...,u i ), dimana A i disebut polinomial Adomian yang didefinisikan sebagai A i = 1 [ ( n )] d n F λ i u n! dλ n i i= λ=, n =,1,2,,, (7) 2

dengan λ adalah suatu parameter. Untuk memahami dalam memperoleh polinomial Adomian A i dijelaskan pada contoh berikut Contoh 1 [2] Misalkan bentuk nonlinear dari persamaan (1) adalah N F [u] = uu. Penyelesaian: Berdasarkan persamaan (6) maka dan u = (u +ǫu 1 +ǫ 2 u 2 +ǫ i u i ), u = (u +ǫu 1 +ǫ 2 u 2 +ǫ i u i ), sehingga bentuk nonlinear dapat ditulis menjadi N F [u] = (u +ǫu 1 +ǫ 2 u 2 +...+ǫ i u i )(u +ǫu 1 +ǫ 2 u 2 +...+ǫ i u i ) N F [u] = u u }{{} +ǫ(u 1 u +u u 1 ) +ǫ 2 (u }{{} u 2 +u 1 u 1 +u 2 u ). }{{} A A 1 A 2 Identifikasi A i dengan koefisien ǫ i. Hasil ini juga akan diperoleh dengan menggunakan persamaan (7) diperoleh ( A = F λ i u i ), i= = F(u ) = u u A 1 = 1 [ ( 1 )] d F λ i u i 1! dλ i= A 1 = u 1 u +u u 1 Kembali ke persamaan (5) subsitusikan persamaan (6) dan N F [u] = i= A i, diperoleh u i (,t) = f ()+g()t+ i= i= λ=, [ ( ) ( L F u i (,t) + A i )]dt, (8) dari persamaan (8), suku u i (,t) dapat ditentukan dengan relasi rekursif berikut u = f ()+g()t, u 1 = u i = (L F [u ]+A )dt, (L F [u i ]+A i )dt, i=

sehingga diperoleh solusi persamaan (1) adalah u(,t) = lim k k u i. Solusi dari u(, t) juga dapat ditentukan dengan menggunakan rumus Taylor pada metode dekomposisi Adomian [2]. i=. PENERAPAN DERET TAYLOR UNTUK METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN Dalam artikel ini, persamaan (1) dapat dibentuk menjadi u t = F[u] + g(). Pada metode dekomposisi Adomian, F[u] dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian linear dan nonlinear. Sementara disini F[u] akan dihampiri dengan suatu polinomial F[u] = i= B i. Untuk itu definisikan dan u (k) = k u i B = F[u ], i= B i = F[u (i) ] F[u (i) ], i = 1,2,,. (9) Sebagai ilustrasi dari definisi ini, perhatikan kembali Contoh 1, bentuk nonlinear F[u] = uu dihampiri dengan persamaan (9), sehingga diperoleh B = A = u u. Selanjutnya, untuk B 1,B 2,...,B k dapat diperoleh dengan mengunakan (9). Metode rekursif untuk menentukan solusi persamaan (1) adalah sehingga, u = f +g()t, u 1 = u k = u k = B dt = B k 2 dt = B k dt = F[u () ]dt, u (k) = u + ( ) F[u (k 2) ] F[u (k ) ] dt, ( ) F[u (k) ] F[u (k 2) ] dt, F[u (k) ]dt. (1) Selanjutnya, akan dibuktikan bahwa untuk k,u (k) (,t) merupakan solusi dari persamaan (1). Dengan memanfaatkan persamaan (1), deret Taylor untuk metode dekomposisi Adomian dapat diperoleh dari teorema berikut 4

Teorema 1 [2] Perhatikan persamaan (1) dapat ditulis u t = F[u]+g(), (11) dan syarat awal u(,) = f (), untuk,t R, u : R 2 R, u i = i u i dan F[u(,t)] = F(u(,t),u (,t),,u n(,t)). Asumsikan bahwa F[u(,t)] adalah fungsi analitik dan F[] =. Solusi dari persamaan (11) adalah dengan t 2 t u(,t) a +a 1 t! +a 2 2! +a, (12)! a = f, a 1 = F[f ]+g(), a 2 = F[f ] u a 1 + F[f ] a 1 + F[f ] a 1 n, u u n a = 2 F[f ] a 2 u 2 1 + 2 F[f ] a 2 u 2 1 +2 2 F[f ] a 1 a 1 u u + F[f ] u a 2 + F[f ] a 2 n, u n t (1) Bukti: Dari persamaan (1), diperoleh u (k+1) = u + F[u (k) ]dt. (14) Selanjutnya, berdasarkan uraian deret Taylor F[u (k) ] disekitar t = sebagai berikut F[u (k) (,t)] = F[u (k) (,)]+ F[u(k) (,)] t diperoleh bentuk ekspansi deret Taylor F[u (k) ] adalah t+ 2 F[u (k) (,)] t 2 t 2 2!, [ F[u F[u (k) (,t)] = F[u (k) (k) ] u (k) ] t= + + F[u(k) ] u (k) u (k) t u (k) t + F[u(k) (k)] [ ( ) ] u t 2 n u (k) t n t=1! + F[u (k) ] u (k) 2 (u (k) ) 2 t ( u (k) 2 F[u (k) ] u (k) ) +2 t u (k) u (k) t + F[u(k) ] 2 (k)] u t 2 n, (15) u (k) t 2 n t=2! 5

dengan menggunakan persamaan (15) pada persamaan (14), diperoleh u (k+1) = u + F[u (k) ]dt u (k+1) = u + F[u (k) ] t= [ F[u (k) ] u (k) + + F[u(k) ] u (k) + F[u(k) (k)] ] u t n u (k) t u (k) t u (k) t n t=1! [ ( ) 2 F[u (k) ] u (k) 2 u (k) + +2( 2 F[u (k) ] u (k) ) (u (k) ) 2 t t u (k) u (k) t + F[u(k) ] 2 (k)] u t 2 n dt, (16) u (k) t 2 n t=2! kemudian dengan menghitung integral terhadap t, solusi untuk u (k+1) pada persamaan (16) menjadi [ F[u u (k+1) = u +F[u (k) (k) ] u (k) ] t= t+ + F[u(k) ] u (k) u (k) t u (k) t + F[u(k) (k)] [ ( ) ] u t 2 2 n u (k) t n t=2! + F[u (k) ] u (k) 2 (u (k) ) 2 t ( u (k) 2 F[u (k) ] u (k) ) +2 + F[u(k) ] 2 (k)] u t n. (17) t u (k) u (k) t u (k) t 2 n t=! Perhatikan bahwa untuk t =, u (k) (,) u(,t) = f untuk k diperoleh F[u (k) ] t= = F[f ], dan u (k) / t u/ t = u t, dan u = f + g()t. Sehingga, persamaan (17) menjadi [ u (k+1) F[f ] = f +g()t+f[f ]t+ u (g()+f[f ])+ F[f ] (g()+f[f (k) u (k) ]) + F[f ] [ ] t 2 2 (g()+f[f u (k) ]) n 2! + F[f ] (u (k) ) 2((g()+F[f ])) 2 ( n +2 + F[f ] (u (k) ) n (g()+f[f ]) 2 F[f ] (g()+f[f u (k) u (k) ]) ) ( F[f ] u (g()+f[f ]) (k) )] t, (18)! + F[f ] u (k) n (g()+f[f ]) karena u (k+1), untuk k maka persamaan (11) memenuhi (12) yaitu t u(,t) = a +a 1 t! +a t 2 2 2! +a t!, dengan a,a 1,a 2,, memenuhi persamaan (1). 6

4. SIMULASI NUMERIK Contoh 2 Selesaikan persamaan panas non-autonomous berikut u t = u +sin, u(,) = cos (19) Penyelesaian: Persamaan (19) akan diselesaikan dengan 2 metode. Pertama, diselesaikan dengan metode dekomposisi Adomian. Berdasarkan persamaan(5) dan persamaan (8), sehingga persamaan (19) menjadi i= u i (,t) = cos+l t sin+l t L ( Selanjutnya, dengan memanfaatkan relasi rekursif untuk u i diperoleh u = cos+tsin, u 1 = tcos 1 2 t2 sin, u 2 = 1 2! t2 cos+ 1! t sin, i= ) u i (,t). (2) jadi, solusi persamaan (19) dengan menggunakan metode dekomposisi Adomian adalah u(,t) = u +u 1 +u 2 = (cos+tsin)+( tcos 1 2! t2 sin)+( 1 2! t2 cos+ 1! t sin), +( 1! t cos 1 4! t4 sin). (21) Berikutnya, akan digunakan Teorema 1 pada persamaan (19), dengan menggunakan notasi f = u(,) = cos(),g() = sin,f[u] = u dan memanfaatkan persamaan (1) diperoleh a = f = cos, a 1 = g()+f[f ] = sin+[cos] = sin cos, a 2 = F u [f ]a 1 = sin+cos, 7

jadi, solusi u(,t) persamaan (19) dengan menggunakan penerapan derettaylor adalah t u(,t) = a +a 1 t! +a t 2 2 2! +a t!, = (cos)+(tsin tcos)+( 1 2! t2 sin+ 1 2! t2 cos), +( 1! t sin 1! t cos). (22) Berdasarkan hasil dari contoh 2, diperoleh dua catatan, yaitu Catatan 1: Untuk memperoleh solusi eksak persamaan(19), perhatikan persamaan (21) dan persamaan (22) yang dapat dibentuk menjadi u(,t) = cos+( sin+cos)(1 t+ t2 )+sin cos, (2) 2! karena e t = (1 t+ t2 t ), sehingga persamaan (2) menjadi 2!! u(,t) = cose t +sin(1 e t ). (24) Persamaan (24) merupakan solusi eksak untuk persamaan (19). Catatan 2: Perhatikan suku-suku yang diperoleh dari kedua metode tersebut, yaitu u,u 1,,u k dan a,a 1,,a k. Jika solusi hampiran menggunakan banyak suku yang sama untuk kedua metode, yaitu N suku, maka berlaku N N k u k = k a k t k k! +() N tn+1 sin. (25) (N +1)! Berdasarkan persamaan (25) terlihat bahwa jika kedua metode sama-sama menggunakan N suku untuk menghampiri solusi persamaan (19), maka terdapat perbedaan (N) tn+1 antara kedua metode sebesar () (N+1)! sin. Contoh Selesaikan persamaan nonlinear berikut u t +u 2 =, u(,) = 2 (26) Penyelesaian: Dengan menggunakan metode yang sama berdasarkan contoh 1, diperoleh solusi persamaan (26) adalah u(,t) = 2 [ 4t (4t) 2 (4t) ]. dengan solusi eksak untuk persamaan (26) yaitu u(,t) = 2, 4t < 1, 1 4t karena, (1+4t+(4t) 2 ) = ()(1/1 4t), untuk 4t < 1. Berikut ini diberikan grafik perbandingan solusi hampiran masalah nilai awal Contoh 2 dan Contoh untuk N yang berbeda, dengan solusi eksak. 8

(a) (b) 5 5 4 4 2 2 1 1 u(,t) u(,t) 2 2 4 4 5 2 4 6 8 1 (c) 5 2 4 6 8 1 (d) 1.5 1.8 1.6.5.4.2 u(,t) u(,t).2.5.4.6.8 deret Taylor Adomian eksak.5 2 4 6 8 1 2 4 6 8 1 Gambar 1: Perbandingan grafik dari solusi metode dekomposisi Adomian, solusi deret Taylor dan solusi eksak Contoh 2 dengan menyatakan N suku untuk setiap saat t =.8 (a). N=2 (b). N=8.5.5 u(,t) u(,t).5.5.1.15.2.25 (c). N=2.5.5.1.15.2.25 Adomian deret Taylor eksak (d). N=256.5.5 u(,t) u(,t).5.5.1.15.2.25.5.5.1.15.2.25 Gambar 2: Perbandingan Grafik dari solusi metode dekomposisi Adomian, solusi deret Taylor dan solusi eksak Contoh dengan menyatakan N suku yang berbeda untuk setiap saat t =.24 9

(a) (b) 15 2 18 16 1 14 12 Error Error 1 8 5 6 4 2 2 5 1 15 2 25 N (c) 2 5 1 15 2 25 N (d) 18 16 14 12 18 16 14 12 Error1 Adomian Error2 deret Taylor Error 1 Error 1 8 8 6 6 4 4 2 2 5 1 15 2 25 N 5 1 15 2 25 N Gambar : Grafik perbandingan antara eror solusi Metode dekomposisi Adomian dan eror solusi Taylor Contoh 2 dengan (a). =, (b). = 2.8, (c). = 5.8, (d). = 1, saat t = 1 disetiap N suku Berdasarkan beberapa ilustrasi numerik yang diberikan Gambar 1 dan Gambar 2 terlihat bahwa semakin besar N maka solusi hampiran akan semakin dekat dengan solusi eksak. Sedangkan Gambar untuk Contoh 2, terlihat bahwa error solusi hampiran mencapai nilai maksimum saat N = 1. Selanjutnya solusi hampiran akan konvergen ke solusi eksak, untuk N 25. Hal ini terlihat dari errornya semakin mendekati nol. Selain itu terlihat juga bahwa tidak ada perbedaan antara solusi hampiran yang diperoleh dari Metode dekomposisi Adomian dengan solusi dari penerapan deret taylor untuk Contoh. DAFTAR PUSTAKA [1] Adomian, G. 1994. Solving Frontier Problems of Physics: The Decomposition Method. Kluwer-Academic Press, Boston. [2] Kutafina, E. 211. Taylor Series for the Adomian Decomposition Method. International Journal of Computer Mathematics. 17: 677-684. [] Kaya, D. 1998. A New Approach to Solve a Nonlinear Wave Equation. Bulletin of Malaysian Mathematical Society. 21: 95-1. [4] Philips, G. M. M. & P. J. Taylor. 1996. Theory and Applications of Numerical Analisis, 2 nd Ed. Academic Press Inc, San Diego. [5] Wazwaz, A. M. 29. Parsial Differential Equation and Solitary Waves Teory. Higher Education Press. Beijing. 1