0. Pendahuluan. 0.1 Notasi dan istilah, bilangan kompleks

dokumen-dokumen yang mirip
Hendra Gunawan. KK Analisis & Geometri FMIPA-ITB. Bandung, Maret 2001 [Edisi Revisi II: Mei 2014]

Analisis Fourier dan Wavelet

VARIABEL KOMPLEKS SUMANANG MUHTAR GOZALI KBK ALJABAR & ANALISIS

BAB 2 RUANG HILBERT. 2.1 Definisi Ruang Hilbert

BAB I PENDAHULUAN. Integral Lebesgue merupakan suatu perluasan dari integral Riemann.

DASAR-DASAR TEORI RUANG HILBERT

MATEMATIKA TEKNIK II BILANGAN KOMPLEKS

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

10. Transformasi Fourier

TRANSFORMASI LINIER PADA RUANG BANACH

EKSISTENSI TITIK TETAP DARI SUATU TRANSFORMASI LINIER PADA RUANG BANACH

SIFAT KELENGKAPAN RUANG METRIK BERNILAI KOMPLEKS

17. Transformasi Wavelet Kontinu dan Frame

RENCANA KEGIATAN PERKULIAHAN Kode Mata Kuliah : MAA 526 Nama Mata Kuliah : Analisis Fungsional

Catatan Kuliah MA1123 Kalkulus Elementer I

MA3231 Analisis Real

TINJAUAN PUSTAKA. Dalam bab ini akan dibahas beberapa konsep mendasar meliputi ruang vektor,

BAB III KEKONVERGENAN LEMAH

BAB III OPERATOR LINEAR TERBATAS PADA RUANG HILBERT. Operator merupakan salah satu materi yang akan dibahas dalam fungsi

Bilangan Kompleks. Anwar Mutaqin. Program Studi Pendidikan Matematika UNTIRTA

BAB III INTEGRAL LEBESGUE. Pada bab sebelumnya telah disebutkan bahwa ruang dibangun oleh

MA5032 ANALISIS REAL

BAB V KEKONVERGENAN BARISAN PADA DAN KETERKAITAN DENGAN. Pada subbab 4.1 telah dibahas beberapa sifat dasar yang berlaku pada koleksi

Sistem Bilangan Kompleks

TINJAUAN PUSTAKA. Ruang metrik merupakan ruang abstrak, yaitu ruang yang dibangun oleh

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

OPERATOR PADA RUANG BARISAN TERBATAS

PENGANTAR ANALISIS FUNGSIONAL

7. Transformasi Fourier

12. Teorema Inversi Fourier dan Transformasi Fourier di L 2 (R)

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BUKU DIKTAT ANALISA VARIABEL KOMPLEKS. OLEH : DWI IVAYANA SARI, M.Pd

RUANG-RUANG METRIK BERNILAI KOMPLEKS

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

Bab 2 Fungsi Analitik

1 Mengapa Perlu Belajar Geometri Daftar Pustaka... 1

9. Teori Aproksimasi

BAHAN AJAR ANALISIS REAL 1 Matematika STKIP Tuanku Tambusai Bangkinang

ANALISIS NUMERIK LANJUT. Hendra Gunawan, Ph.D. 2006/2007

11. Konvolusi. Misalkan f dan g fungsi yang terdefinisi pada R. Konvolusi dari f dan g adalah fungsi f g yang didefinisikan sebagai.

PENGANTAR ANALISIS REAL

BAB 1. PENDAHULUAN KALKULUS

Bil Riil. Bil Irasional. Bil Bulat - Bil Bulat 0 Bil Bulat + maka bentuk umum bilangan kompleks adalah

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

8. Deret Fourier yang Diperumum dan Hampiran Terbaik di L 2 (a, b)

Catatan Kuliah KALKULUS II BAB V. INTEGRAL

Analisis Fungsional. Oleh: Dr. Rizky Rosjanuardi, M.Si Jurusan Pendidikan Matematika UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

MA1201 KALKULUS 2A Do maths and you see the world

Kuliah 2: FUNGSI MULTIVARIABEL. Indah Yanti

Soal-Soal dan Pembahasan Matematika IPA SNMPTN 2012 Tanggal Ujian: 13 Juni 2012

MA3231 Analisis Real

Sistem Bilangan Ri l

Sistem Bilangan Real. Pendahuluan

Kelengkapan Ruang l pada Ruang Norm-n

SIFAT P-KONVEKS PADA RUANG FUNGSI MUSIELAK-ORLICZ TYPE BOCHNER. Yulia Romadiastri

Teorema Titik Tetap di Ruang Norm-2 Standar

MAT 602 DASAR MATEMATIKA II

MA3231 Analisis Real

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Fourier Analysis & Its Applications in PDEs - Part I

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

Sistem Bilangan Kompleks (Bagian Kedua)

BAB 4 KEKONSISTENAN PENDUGA DARI FUNGSI SEBARAN DAN FUNGSI KEPEKATAN WAKTU TUNGGU DARI PROSES POISSON PERIODIK DENGAN TREN FUNGSI PANGKAT

SISTEM BILANGAN KOMPLEKS

1 Sistem Bilangan Real

BAB III FUNGSI TERUKUR LEBESGUE. Setelah dibahas mengenai ukuran Lebesgue dan beberapa sifatnya pada

Beberapa Sifat Operator Self Adjoint dalam Ruang Hilbert

Keterbatasan Lokal Suatu Operator Superposisi Pada Ruang Barisan Real. Lina Nurhayati, Universitas Sanggabuana

CATATAN KULIAH FUNGSI KOMPLEKS. oleh Dr. Wuryansari Muharini Kusumawinahyu, M.Si.

UJI KONVERGENSI. Januari Tim Dosen Kalkulus 2 TPB ITK

Memahami definisi barisan tak hingga dan deret tak hingga, dan juga dapat menentukan

4. Deret Fourier pada Interval Sebarang dan Aplikasi

PENGEMBANGAN RUANG FUNGSI KLASIK Oleh: Encum Sumiaty FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia Bandung

Bab I. Bilangan Kompleks

Bab 1 Sistem Bilangan Kompleks

SISTEM BILANGAN REAL. 1. Sistem Bilangan Real. Terlebih dahulu perhatikan diagram berikut: Bilangan. Bilangan Rasional. Bilangan Irasional

BAB V KESIMPULAN. Berdasarkan uraian pada Bab III dan Bab IV maka dapat disimpulkan sebagai

MATEMATIKA EKONOMI 1 HIMPUNAN BILANGAN. Dosen : Fitri Yulianti, SP. MSi

Himpunan dari Bilangan-Bilangan

Barisan dan Deret Agus Yodi Gunawan

MATERI ALJABAR LINEAR LANJUT RUANG VEKTOR

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

: D C adalah fungsi kompleks dengan domain riil

Ketaksamaan Cauchy-Schwarz, Ketaksamaan Bessel, dan Kesamaan Parseval di Ruang n-hasilkali Dalam Baku. Hendra Gunawan

BILANGAN KOMPLEKS. Muhammad Hajarul Aswad Pendidikan Matematika Institut Agama Islam Negeri (IAIN) Palopo. Aswad

II. TINJAUAN PUSATAKA

BAB I PENDAHULUAN. Misalkan diberikan suatu ruang vektor atas lapangan R atau C. Jika

OTORISASI Pengembang RP Koordinator RMK Koordinator PRODI Moh. Januar Ismail B., S.Si., M.Si. Moh. Januar Ismail B., S.Si., M.Si.

BAB III PEMBAHASAN. Bab III terbagi menjadi tiga sub-bab, yaitu sub-bab A, sub-bab B, dan subbab

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

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

DIMENSI FRAKTAL HIMPUNAN JULIA SKRIPSI. Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Matematika

MA3231 Analisis Real

SIFAT-SIFAT HIMPUNAN PROXIMINAL

II. LANDASAN TEORI ( ) =

Sifat-sifat Ruang Banach

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

TEOREMA TITIK TETAP PADA RUANG BERNORMA CONE BERNILAI-

BAB 3 REVIEW SIFAT-SIFAT STATISTIK PENDUGA KOMPONEN PERIODIK

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER(RPS) PROGRAM STUDI STATISTIKA

Transkripsi:

0. Pendahuluan Analisis Fourier mempelajari berbagai teknik menganalisis sebuah fungsi dengan menguraikannya sebagai deret atau integral fungsi tertentu (yang sifat-sifatnya telah kita kenal dengan baik, seperti fungsi polinom atau fungsi trigonometri). Analisis Fourier merupakan alat yang ampuh untuk memecahkan berbagai masalah, khususnya masalah yang berbentuk persamaan diferensial parsial yang muncul dalam sains dan ilmi rekayasa, dan tentunya untuk menganalisis signal seperti signal suara dan citra. Materi kuliah terbagi atas dua bagian. Bagian pertama akan meliputi deret dan transformasi Fourier serta penggunaannya, yang merupakan materi klasik, sebagaimana dibahas dalam buku Fourier Analysis and Its Applications karangan G.B. Folland (Wadsworth 1992). Sementara itu pada bagian kedua kita akan berkenalan dengan wavelet, materi yang relatif baru dan sedang in dewasa ini. Bagian kedua akan menyinggung pula dasar-dasar pemrosesan signal dan penggunaan wavelet dalam bidang tersebut. Untuk memahami materi kuliah ini, Anda diasumsikan telah mengambil matakuliah Analisis Real (yang membahas konsep himpunan, bilangan real, fungsi, barisan, turunan, dan integral Riemann) dan Aljabar Linear Elementer (yang membahas ruang vektor, hasilkali skalar, dan lain-lain). Akan lebih menguntungkan bila Anda telah pula mengambil matakuliah Fungsi Kompleks, namun ini bukan suatu keharusan. 0.1 Notasi dan istilah, bilangan kompleks Sebelum kita masuk ke materi, ada baiknya kita sepakati terlebih dahulu sejumlah notasi dan istilah yang akan kita pakai berulang-ulang. Himpunan semua bilangan asli {1, 2, 3...} dinyatakan sebagai N, sementara himpunan semua bilangan bulat {..., 2, 1, 0, 1, 2,...} dituliskan sebagai Z. Himpunan semua bilangan real dinyatakan sebagai R, sementara himpunan semua bilangan kompleks 1

dituliskan sebagai C. Notasi berikut menyatakan interval di R: [a, b] := {x R : a x b}, (a, b) := {x R : a < x < b} [a, b) := {x R : a x < b}, (a, b] := {x R : a < x b}. Pada umumnya kita akan bekerja dengan fungsi dari R ke C, yakni fungsi yang terdefinisi di R (biasanya pada suatu interval di R) dan bernilai kompleks. Namun sesekali kita akan membahas pula fungsi peubah banyak yang terdefinisi di R d, d = 1, 2, 3,..., dan bernilai kompleks. Di sini R d menyatakan himpunan semua titik x = (x 1,..., x d ) dengan x j R j = 1,..., d. Mengingat bahwa kita akan senantiasa berhadapan dengan fungsi yang bernilai kompleks, di bawah ini kita tinjau kembali sejumlah sifat dasar bilangan kompleks, yang mungkin telah Anda pelajari dalam kuliah Fungsi Kompleks. Bilangan kompleks dapat disajikan sebagai z = a + bi dengan a, b R dan i adalah bilangan imajiner yang memenuhi i 2 = 1. Dalam hal ini a disebut bagian real dari z, ditulis a = Re(z); sementara b disebut bagian imajiner dari z, ditulis b = Im(z). Penjumlahan dan perkalian dua buah bilangan kompleks dapat dilakukan seperti halnya terhadap dua buah bilangan real: (a + bi) + (c + di) = (a + c) + (b + d)i, (a + bi)(c + di) = (ac bd) + (bc + ad)i. Himpunan semua bilangan kompleks C dapat dipandang sebagai bidang R 2 : [Gambar 0.1: Bidang Kompleks] Modulus bilangan kompleks z = a + bi, ditulis z, diberikan oleh z = a 2 + b 2, yang menyatakan jarak Euclides dari z ke 0. Sebagaimana di R, kita mempunyai ketaksamaan 2

segitiga di C: z 1 + z 2 z 1 + z 2. Diberikan bilangan kompleks z, kita mempunyai z, yang menyatakan konjugasi atau kawan dari z, yakni z = a bi. Untuk setiap z C, berlaku Re(z) = 1 (z + z), 2 Im(z) = 1 (z z), 2 z 2 = z z, z real jhj z = z. Bilangan kompleks dapat pula dituliskan dalam bentuk polar: z = re iθ, dengan r = z dan θ = arg(z)=sudut yang dibentuk vektor z dengan sumbu real positif. Kita mempunyai rumus Euler: e iθ = cos θ + i sin θ. Sebagai contoh, untuk θ = π, kita mempunyai e iπ = 1, sebuah persamaan yang melibatkan empat bilangan penting yaitu 1, i, e, dan π serta tanda minus. Berbeda dari polinom real, setiap polinom kompleks senantiasa mempunyai akar, sebagaimana dijamin oleh teorema berikut: Teorema (Teorema Dasar Ajabar) Misalkan P (z) = a 0 + a 1 z + + a n z n dengan a n 0 dan n N. Maka, terdapat bilangan α C sedemikian sehingga P (α) = 0. 0.2 Ruang Hilbert Ruang Hilbert merupakan abstraksi alami dari R 3, yang memiliki struktur linear vektor, hasilkali dalam, dan sifat kelengkapan. Misalkan H ruang vektor atas C. Pemetaan, : H H C yang memenuhi (i) αx + βy, z = α x, z + β y, z, x, y, z H; α, β C (ii) x, y = y, x, x, y H (iii) x, x 0 x H; x, x = 0 jhj x = 0, disebut hasilkali dalam pada H. Ruang vektor H atas C yang dilengkapi dengan hasilkali dalam, disebut ruang hasilkali dalam. 3

norma Pada ruang hasilkali dalam H dengan hasilkali dalam,, kita dapat mendefinisikan yang memenuhi ketiga sifat berikut: (i) x 0 x H; x = 0 jhj x = 0 (ii) αx = α x, (iii) x + y x + y, x H; α C x = x, x 1/2, x, y H (ketaksamaan segitiga). Selanjutnya, untuk setiap x, y H, berlaku Ketaksamaan Cauchy-Schwarz: x, y x y. Hukum Jajarangenjang: x + y 2 + x y 2 = 2( x 2 + y 2 ). Kesamaan Polarisasi: x, y = 1 4[ x + y 2 x y 2 + i x + iy 2 i x iy 2]. Pada ruang hasilkali dalam H yang telah dilengkapi dengan norma kita dapat pula mendefinisikan metrik yang memenuhi ketiga sifat berikut: d(x, y) = x y, (i) d(x, y) 0 x, y H; d(x, y) = 0 jhj x = y (ii) d(x, y) = d(y, x) x, y H (iii) d(x, z) d(x, y) + d(y, z) x, y, z H (ketaksamaan segitiga). Sebagai ruang metrik atau ruang bernorma, H dikatakan lengkap apabila setiap barisan Cauchy (x n ) di H, yang memenuhi d(x m, x n ) 0 (m, n ), konvergen dalam norma ke suatu titik x H, yakni d(x n, x) = x n x 0 (n ). Ruang bernorma yang lengkap disebut ruang Banach. Ruang hasilkali H disebut ruang Hilbert apabila ia, sebagai ruang bernorma, merupakan ruang Banach. Contoh klasik ruang Hilbert adalah C d, himpunan semua titik (z 1,..., z d ) dengan z j dengan hasilkali dalam baku z, w = d j=1 z j w j. C j = 1,..., d, yang dilengkapi Pembahasan tentang ruang Hilbert yang lebih mendalam dapat pula ditemui misalnya dalam buku An Introduction to Hilbert Space karangan N. Young. 0.3 Ukuran Lebesgue di R 4

Dalam Analisis Real, Anda telah mempelajari konsep integral Riemann. Dalam kuliah ini kita akan bekerja dengan integral Lebesgue, yang merupakan suatu perumuman dari integral Riemann. Walaupun Anda tidak akan dituntut untuk memahami konsep integral Lebesgue secara mendalam, ada baiknya Anda berkenalan dengan konsep ukuran Lebesgue yang mendasarinya pada kesempatan ini. Panjang interval terbatas I R yang mempunyai titik ujung a dan b didefinisikan sebagai I = b a. Panjang interval tak terbatas didefinisikan sebagai. Sekarang misalkan A suatu himpunan di R. Keluarga interval {I j } dikatakan meliputi A apabila A j I j. Ukuran luar A kemudian didefinisikan sebagai m (A) = inf{ j I j : {I j } meliputi A}. Jelas bahwa ukuran luar sebuah interval sama dengan panjangnya, yakni m (I) = I. Tidak tertutup kemungkinan terjadi m (A) = untuk suatu A R. Secara umum, m (A) [0, ]. Himpunan A R dikatakan terukur apabila untuk setiap ϵ > 0 terdapat himpunan tertutup F A dan himpunan terbuka G A sedemikian sehingga m (G \ F ) < ϵ. (Himpunan H dikatakan terbuka di R apabila x H δ > 0 (x δ, x + δ) H; dan H dikatakan tertutup apabila R \ H terbuka.) Tidak terlalu sukar untuk memeriksa bahwa jika A terukur, maka A juga terukur; jika A dan B terukur, maka A B juga terukur; dan jika A k terukur untuk setiap k N, maka k N A k juga terukur. Keluarga himpunan M = {A R : A terukur} merupakan suatu aljabar-σ, yakni memenuhi (a) A M A M (b) A, B M A B M (c) A k M, k N k N A k M. M memuat semua himpunan terbuka, himpunan tertutup, himpunan F σ (gabungan sejumlah terbilang himpunan tertutup), dan himpunan G δ (irisan sejumlah terbilang himpunan terbuka) di R. Fungsi m yang dibatasi pada M dikenal sebagai ukuran Lebesgue pada R, biasa dilambangkan dengan m. 5

Himpunan A R dikatakan berukuran nol apabila m (A) = 0. Himpunan berukuran nol jelas terukur, dengan m(a) = m (A) = 0. Sebarang himpunan terbilang jelas merupakan himpunan berukuran nol. Suatu sifat atau pernyataan P pada R dikatakan berlaku hampir di mana-mana (h.d.m.) apabila P berlaku pada seluruh R kecuali pada suatu himpunan berukuran nol. Sebagai contoh, fungsi f : R R yang didefinisikan oleh f(x) = 0 jika x irasional dan f(x) = 1 jika x rasional, dapat dikatakan sama dengan nol hampir di mana-mana. Himpunan berukuran nol mempunyai peran yang cukup penting dalam teori integral. Misalnya kita mempunyai teorema berikut: Teorema (Kriteria keterintegralan Riemann) Misalkan f : [a, b] R terbatas. Maka, f terintegralkan Riemann pada [a, b] jika dan hanya jika f kontinu pada [a, b] kecuali pada suatu himpunan berukuran nol. Dengan konsep ukuran Lebesgue, integral Riemann dapat diperumum menjadi integral Lebesgue namun kita tidak akan membahasnya di sini. Pada umumnya kita akan bekerja dengan fungsi yang kontinu hampir di mana-mana, dan dalam hal ini integral Lebesgue dapat dianggap sebagai integral Riemann. Beberapa teorema, seperti halnya teorema Fubini dan teorema Lebesgue tentang kekonvergenan barisan fungsi yang terdominasi, akan kita pakai begitu saja bilamana diperlukan. Bila pembaca ingin memahami konsep ukuran dan integral Lebesgue lebih jauh, silakan lihat buku Real Analysis karangan H.L. Royden (Prentice Hall, 1988), Real and Complex Analysis karangan W. Rudin (McGraw- Hill, 1986), atau buku lain yang membahas hal ini. 6