: D C adalah fungsi kompleks dengan domain riil

dokumen-dokumen yang mirip
Bab III. Integral Fungsi Kompleks

7. RESIDU DAN PENGGUNAAN. Contoh 1 Carilah titik singular dan tentukan jenisnya dari fungsi berikut a. f(z) = 1/z

UJI KONVERGENSI. Januari Tim Dosen Kalkulus 2 TPB ITK

BAB III PEMODELAN PERSAMAAN INTEGRAL PADA ALIRAN FLUIDA

Geometri pada Bidang, Vektor

7.1. Residu dan kutub Pada bagian sebelumnya telah kita pelajari bahwa suatu titik z 0 disebut titik singular dari f (z)

Fungsi Peubah Banyak. Modul 1 PENDAHULUAN

Turunan Fungsi. h asalkan limit ini ada.

Integral lipat dua BAB V INTEGRAL LIPAT 5.1. DEFINISI INTEGRAL LIPAT DUA. gambar 5.1 Luasan di bawah permukaan

APLIKASI INTEGRAL 1. LUAS DAERAH BIDANG

TURUNAN, EKSTRIM, BELOK, MINIMUM DAN MAKSIMUM

FT UNIVERSITAS SURABAYA VARIABEL KOMPLEKS SUGATA PIKATAN. Bab V Aplikasi

SRI REDJEKI KALKULUS I

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

LIMIT KED. Perhatikan fungsi di bawah ini:

MAT 602 DASAR MATEMATIKA II

Integral Kompleks (Bagian Kedua)

SOAL&PEMBAHASAN MATEMATIKATKDSAINTEK SBMPTN. yos3prens.wordpres.com

TURUNAN. Ide awal turunan: Garis singgung. Kemiringan garis singgung di titik P: lim. Definisi

MATEMATIKA DASAR TAHUN 1987

Kuliah 2: FUNGSI MULTIVARIABEL. Indah Yanti

Fungsi dan Limit Fungsi 23. Contoh 5. lim. Buktikan, jika c > 0, maka

KALKULUS 1 HADI SUTRISNO. Pendidikan Matematika STKIP PGRI Bangkalan. Hadi Sutrisno/P.Matematika/STKIP PGRI Bangkalan

BAB II PENGANTAR SOLUSI PERSOALAN FISIKA MENURUT PENDEKATAN ANALITIK DAN NUMERIK

Catatan Kuliah KALKULUS II BAB V. INTEGRAL

Pembahasan Soal SIMAK UI 2012 SELEKSI MASUK UNIVERSITAS INDONESIA. Disertai TRIK SUPERKILAT dan LOGIKA PRAKTIS. Matematika IPA

Nughthoh Arfawi Kurdhi, M.Sc Department of Mathematics FMIPA UNS

KALKULUS MULTIVARIABEL II

II. TINJUAN PUSTAKA. lim f(x) = L berarti bahwa bilamana x dekat tetapi sebelah kiri c 0 maka f(x)

Catatan Kuliah MA1123 Kalkulus Elementer I

Jika t = π, maka P setengah C P(x,y) jalan mengelilingi ligkaran, t y. P(-1,0). t = 3/2π, maka P(0,-1) t>2π, perlu lebih 1 putaran t<2π, maka = t

ANALISIS AKIBAT INTEGRAL CAUCHY Ricky Antonius, Helmi, Yudhi INTISARI

7.1. Residu dan kutub Pada bagian sebelumnya telah kita pelajari bahwa suatu titik z 0 disebut titik singular dari f (z)

TURUNAN DALAM RUANG DIMENSI-n

BAB 3. LIMIT DAN KEKONTINUAN FUNGSI

KALKULUS MULTIVARIABEL II

BAB 5 PENGGUNAAN TURUNAN

0. Pendahuluan. 0.1 Notasi dan istilah, bilangan kompleks

Wardaya College. Tes Simulasi Ujian Nasional SMA Berbasis Komputer. Mata Pelajaran Matematika Tahun Ajaran 2017/2018

Fungsi Elementer (Bagian Kedua)

Gambar 1. Gradien garis singgung grafik f

MA1201 KALKULUS 2A (Kelas 10) Bab 8: Bentuk Tak Tentu d

BAB III TURUNAN DALAM RUANG DIMENSI-n

Bab 2 Fungsi Analitik

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Persamaan Kontinuitas dan Persamaan Gerak

Kalkulus Multivariabel I

Kalkulus Multivariabel I

INTEGRAL. disebut integral tak tentu dan f(x) disebut integran. = X n+1 + C, a = konstanta

Bagian 7 Koordinat Kutub

16. INTEGRAL. A. Integral Tak Tentu 1. dx = x + c 2. a dx = a dx = ax + c. 3. x n dx = + c. cos ax + c. 4. sin ax dx = 1 a. 5.

Matematika EBTANAS Tahun 1991

LIMIT DAN KEKONTINUAN

MATEMATIKA INDUSTRI 1 RESUME INTEGRAL DAN APLIKASI

Pembahasan Matematika IPA SIMAK UI 2012 Kode 521. Oleh Tutur Widodo. 1. Misalkan x dan y bilangan bulat yang memenuhi sistem persamaan berikut :

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

3.2 Teorema-Teorema Limit Fungsi

Aturan dasar pengintegralan Integral fungsi rasional Integral parsial Integral trigonometri Substitusi yang merasionalkan Strategi pengintegralan

KALKULUS MULTIVARIABEL II

Rencana Pembelajaran

BAB II LANDASAN TEORI

Nilai mutlak pada definisi tersebut di interpretasikan untuk mengukur jarak dua

Hendra Gunawan. 5 Maret 2014

III HASIL DAN PEMBAHASAN

1 Sistem Bilangan Real

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

Fungsi Analitik (Bagian Kedua)

Barisan dan Deret Agus Yodi Gunawan

SIFAT-SIFAT DASAR FUNGSI KARAKTERISTIK DARI DISTRIBUSI CAUCHY

Open Source. Not For Commercial Use

Integral Kompleks. prepared by jimmy 752A4C6B. wp.me/p4scve-e. jimlecturer

Pembahasan Matematika IPA SNMPTN 2012 Kode 132

METODE GARIS SINGGUNG DALAM MENENTUKAN HAMPIRAN INTEGRAL TENTU SUATU FUNGSI PADA SELANG TERTUTUP [, ]

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN. analitik dengan metode variabel terpisah. Selanjutnya penyelesaian analitik dari

Husna Arifah,M.Sc : Persamaan Bessel: Fungsi-fungsi Besel jenis Pertama

Fungsi Analitik (Bagian Pertama)

INTEGRAL TAK TENTU (subtitusi parsial) Agustina Pradjaningsih, M.Si. Jurusan Matematika FMIPA UNEJ

BAHAN AJAR PERSAMAAN GARIS SINGGUNG PADA KURVA

BAB I VEKTOR DALAM BIDANG

karena limit dari kiri = limit dari kanan

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

1 BAB 4 ANALISIS DAN BAHASAN

PERBANDINGAN BEBERAPA METODE NUMERIK DALAM MENGHITUNG NILAI PI

KALKULUS INTEGRAL 2013

II. LANDASAN TEORI ( ) =

BAB 2 PDB Linier Order Satu 2

Fungsi F disebut anti turunan (integral tak tentu) dari fungsi f pada himpunan D jika. F (x) = f(x) dx dan f (x) dinamakan integran.

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

Kalkulus 2. Teknik Pengintegralan ke - 1. Tim Pengajar Kalkulus ITK. Institut Teknologi Kalimantan. Januari 2018

Kalkulus II. Institut Teknologi Kalimantan

Kalkulus Multivariabel I

Fisika Umum Suyoso Kinematika MEKANIKA

PERSAMAAN GARIS LURUS

= definit postif untuk konstanta p yang = 0 mempunyai dua akar postif,

MATEMATIKA. Sesi TRANSFORMASI 2 CONTOH SOAL A. ROTASI

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

MODUL MATEMATIKA II. Oleh: Dr. Eng. LILYA SUSANTI

TURUNAN. Bogor, Departemen Matematika FMIPA-IPB. (Departemen Matematika FMIPA-IPB) Kalkulus: Turunan Bogor, / 50

3 LIMIT DAN KEKONTINUAN

Memahami konsep dasar turunan fungsi dan mengaplikasikan turunan fungsi pada

-LIMIT- -KONTINUITAS- -BARISAN- Agustina Pradjaningsih, M.Si. Jurusan Matematika FMIPA UNEJ

Transkripsi:

BAB 4. INTEGRAL OMPLES 4. Integral Garis ompleks Misalkan ( : D adalah fungsi kompleks dengan domain riil b D [ a, b], maka integral (, dimana ( x( + iy( dapat dengan mudah a b dihitung, yaitu a i contoh [( t + ) + it ] +. b ( x ( dx + i y( dx. Sebagai b Masalah kita adalah bagaimana menghitung a a b a d, dimana fungsi f : D dengan D. Misalkan f () fungsi kompleks pada sub himpunan dari himpunan bilangan kompleks dan lintasan yang dinyatakan dengan ( x( + iy(, a t b, b maka pendefinisian dari a riil pada suatu interval. d sama dengan pendefinisian pada integral fungsi b n a n 6

Misal P menyatakan partisi pada lintasan terbuka, yaitu * P { a,,..., n b} dan k [ k, k ], k,,..., n, maka jumlah Riemann yang bersesuaian dengan pariosi P adalah n S( P) f ( k k, dengan k k k. k * ) Jika terdapat bilangan kompleks L sedemikian sehingga untuk sebarang bilangan ε > terdapat sebuah partisi Pε dari lintasan sehingga berlaku S ( P) L < ε, maka fungsi f() dikatakan terintegral pada lintasan dengan nilai integralnya adalah L. Dengan kata lain lim S( P) L. n Nilai limit ini dinamakan integral garis f() sepanjang kurva, ditulis f ) d L (. Jika tertutup biasa ditulis dengan d. Sifat-sifat integral kompleks :. Linier, yaitu + kg( )] d k d + [ k k g( ) d. Jika terdiri dari dua bagian kurva dan maka, ( ) d d + f d.. Jika dan adalah ujung-ujung lintasan, maka d d 4. Jika f() terbatas, M dengan M bilangan positif, maka d d ML dengan L adalah panjang kurva. 7

4. Menghitung integral kompleks Integral bergantung lintasan Misalkan ( :[ α, β ]. Lintasan dapat dipartisi dengan mempartisi inteval [ α, β ] menjadi n buah sub interval α t < t <... < tn b. Dengan demikian a ( α), (, ( t ),..., ( β ) b} merupakan partisi dari lintasan. Jumlah { Riemann yang bersesuaian dengan lintasan adalah S( P) n k f ( ( t * k ))( ( t k ) ( t yang dapat ditulis dalam bentuk n k * ( ( tk ) ( tk )) S ( P) f ( ( tk )) ( tk tk ). t t k k k Untuk n diperoleh * ( ( tk ) ( tk )) lim S( P) lim f ( ( tk )) ( tk tk ) n n t t β α n )) k k k f ( ( ) '( Jadi integral f() pada lintasan dapat dinyatakan dengan β d f ( ( ) '(. α Untuk menghitung integral lintasan di atas dilakukan cara sebagai berikut :. Nyatakan lintasan dalam ( x( + iy(, a t b. ari turunan, (.. Substitusikan ( ke dalam f(). 4. Integralkan. ontoh. Tentukan d jika ( x + y) + iy dari ke + i, jika adalah : a. Garis lurus yang menghubungkan ke + i. 8

b. Parabola y x. c. Ruas garis dari ke, kemudian dari ke + i. Penyelesaian. a. Dalam kasus ini lintasan adalah ( t + it, t dan '( + i. Dengan demikian integral menjadi d f ( t + i( + [ t + it] + i. i) [t + it]( + i) b. Dalam kasus ini lintasan adalah ( t + it, t, ' ( + ti, dan ) f ( ( ) ( t + t + it. Dengan demikian integral menjadi d [( t + t ) + it ]( + [ t + i( t + t 7 + i. 6 ) i) 9

c. Dalam kasus ini lintasan terdiri dua bagian, katakan : ( t, t dan : ( + it, t. Pada, '(, dan f ( ( ) t. Dengan demikian integral menjadi d t. Pada, ' ( i, dan f ( ( ) ( t + i. Dengan demikian integral menjadi Jadi d ( t + i + i. d d + d i. Selanjutnya misalkan ingin ditentukan batas atas nilai mutlak integral, maka perlu dicari bilangan M sehingga M untuk semua dan panjang lintasan L. Misalkan untuk pada kasus (a) kita punyai dan L d d. sehingga Dari contoh di atas terlihat bahwa nilai integral akan berbeda untuk lintasan yang berbeda. Integral bebas lintasan Terdapat suatu keadaan khusus, bahwa integral lintasan tidak bergantung terhadap bentuk lintasannya, artinya nilai integral akan sama walaupun lintasanya berbeda asalkan ujung-ujungnya sama. Dalam hal ini integral dikatakan bebas lintasan, yang akan dijelaskan sebagai berikut. 4

Misalkan D merupakan sub himpunan dari himpunana bilangan riel dan fungsi ( : D terdiferensial di t. Selanjutnya misalkan fungsi g ( ) u( x, y) + iv( x, y) terdiferensial di (. Selanjutnya perhatikan bahwa g ( ( ) u( x(, y( ) + iv( x(, y( ) dan d [ g( ( )] du dx du dy dv dx + + i + dx dy dx Dengan menerapkan persamaan auchy Riemann, diperoleh d[ g( ( )] du dx dv dy dv dx + i + dx dx dx du dv dx dy + i + i dx dx g'( ( ) '(. du dy dy dv dy dy. enyataan di atas dapat digunakan untuk menghitung integral lintasan sebagai berikut. Misalkan F : D dengan F '( ) di D. Misalkan juga a dan b di dalam D dan D kontur/lintasan dari a ke b. Maka β d f ( ( ) '(, dimana ( :[ α, β ], α ( x( + iy( merupakan representasi lintasan. Telah diketahui bahwa d F( ( ) F'( ( ) '( f ( ( ) '(, sehingga β d f ( ( ) '( α β α d F( ( ) F( ( β )) F( ( α)) F( b) F( a). Perhatikan bahwa integral hanya bergantung pada titik a dab b dan tidak peduli pada bentuk lintasan. Integral ini dinamakan integral bebas lintasan (path 4

independen. Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa integral suatu fungsi analitik untuk suatu litasan di dalam pada domain terhubung sederhana D dari titik a ke titik b adalah dengan F '( ) untuk di D. d F( b) F( a) Dengan demikian jika adalah lintasan tertutup maka d. ontoh. Tentukan d, jika adalah kurva y x dari + i ke + 4i. Penyelesaian. ita tahu bahwa adalah fungsi seluruh, jadi analitik untuk semua dan F ( ). Jadi d [( + 4i) ( + i) ] 4 + 8i. Soal latihan : Tentukan d jika. y x ix, garis dari ke + i., parabola y x dari ke + i.., lingkaran jari-jari pusat arah positif (berlawanan arah jarum jam). 4. +, lintasan dari ke kemudian dari ke + i. 5. +, lingkaran jari-jari pusat arah positif. 4

6. e, garis dari ke + i 7. + + 5 +, parabola y x dari ke + i. 8. cos, setengah lingkaran π dari πi ke πi. 9. sin, sebarang lintasan dari ke πi.. sin, setengah lingkaran π dari πi ke πi. 4. Teorema auchy - Goursat Pada bagian sebelumnya telah dibahas bahwa integral garis fungsi kompleks f() bergantung pada ujung-ujung dan bentuk lintasannya. Tetapi jika f() analitik maka pada domain terhubung sederhana D maka integral tidak akan bergantung pada bentuk lintasannya dan nilainya nol jika lintasannya tertutup. Pada bagian ini akan dibahas untuk lintasan tertutup. Integral pada lintasan tertutup sederhana sering disebut dengan integral kontur. Ada beberapa definisi yang akan sering digunakan dalam pembahsan ini. - Lintasan tertutup sederhana, adalah lintasan yang tidak memotong atau menyinggung dirinya sendiri (gambar ) (a) (b) (c) Gambar. Lintasan tertutup, (a) sederhana, (b) sederhana, (c) tidak sederhana - Domain terhubung sederhana, adalah jika setiap lintasan tertutup sederhana dalam domain tersebut melingkungi hanya titik-titik dalam domain. Sedangkan domain yang lainna disebut domain terhubung berganda (Gambar ) 4

(a) (b) (c) Gambar. Domain terhubung, (a) sederhana, (b) ganda dua, (c) ganda tiga Teorema auchy Goursat. Jika f() analitik di dalam suatu domain terhubung sederhana D, maka untuk setiap lintasan tertutup sederhana di dalam D berlaku d. D Gambar. lintasan tertutup sederhana di dalam D Dengan kata lain integral kontur fungsi kompleks tidak tergantung lintasan yang dilewatinya. ontoh. d untuk sebarang lintasan tertutup jika f () adalah fungsi ontoh 4. Tentukan seluruh, misal f () sin, f () positif. d jika Penyelesaian. Titik singular dari Jadi e. dan linngkaran satuan arah + 4 adalah ± i terletak di luar. + 4 analitik pada dan di dalam, sehingga d. + 4 44

Teorema auchy-goursat pada domain berganda Sebuah anulus adalah daerah cincin, termasuk domain terhubung ganda dua, terdiri dari dua kurva tertutup, dan ( Gambar 4a). Jika arah kontur dibalik, hasil integral akan menjadi negatifnya. Untuk kurva tertutup arah positif adalah arah yang menyebabkan daerah integrasi berada di sebelah kiri lintasan integrasi. Itulah sebabnya arah lintasan integrasi haruslah ditentukan pada integral kontur fungsi kompleks. (a) (b) Gambar 4. Lintasan integrasi ganda dua Integrasi menyusuri kurva batas daerah anulus ini dapat dipecah menjadi 4 integral dengan kontur masing-masing, Γ, Γ, dan (+ didefinisikan searah dengan ). ontur adalah kontur setelah terbelah oleh celah lintasan Γ dan Γ yang masuk dan keluar di antara dan. Demikian pula kontur adalah kontur sesudah diberi celah tersebut di atas (Gambar 4). elah harus dibuat sedemikian kecil agar dan. Nilai integral ini adalah d d + d + d + ' Γ ' Γ d Jika diamati jelaslah bahwa Γ - Γ sehingga kedua integralnya saling menghilangkan.untuk f() yang bersifat analitik di daerah anulus ini berlaku teorema auchy-goursat : d d + d. ' arena dan,maka diperoleh ' 45

) d f ( d. (Dalam hal ini perhatikan bahwa lintasan dan memiliki arah yang sama). Jadi di dalam daerah analitiknya, kontur tertutup integral kompleks boleh mengecil tanpa mengubah nilai integral itu sendiri. Sifat ini dapat diperluas pengertiannya jika anulusnya memiliki banyak lubang, katakanlah lubang,,..., n (Domain berganda n), sehingga diperoleh d d + d +... + n d. + ontoh. Hitunglah d, dengan lingkaran pusat, berjari-jari arah + positif. Penyelesaian. + Perhatikan bahwa fungsi tidak analitik di + + dan. edua titik tersebut dibuang dengan membentuk lingkaran dengan pusat di titik tersebut (gambar 5). - Gambar 5. 46

Dengan demikian f() analitik di dalam domain yang dibatasi oleh,, sehingga diperoleh + d + + d + + d d d + d + +. Menurut teorema auchy Goursat maka integral suku pertama dan keempat di ruas kanan adalah nol. Sehingga diperoleh + d 4πi + 6πi πi. + Soal Latihan. Buktikan teorema auchy-goursat.. Misalkan daerah persegi dengan titik titik sudut x ±, y ± arah positif. Tentukan d.. Tentukan d, dengan sebarang lingkaran berpusat di arah positif. 4. Tentukan d, dengan sebarang lingkaran berpusat di arah + positif. 5. Tentukan d, dengan ellips 4x + y 6 arah positif. 6. Tentukan d, dengan lingkaran x x + y arah positif. 7 7. Tentukan d, dengan lingkaran ( + )( ) arah positif. 47

4.4 Rumus integral auchy Misalkan fungsi f() analitik di dalam suatu daerah yang memuat lintasan tertutup sederhana arah positif, dan misalkan titik interior. arena f analitik maka f kontinu di sehingga untuk setiap bilangan positif ε > terdapat δ > sehingga jika < maka f ) f ( ) < ε. Misalkan ( ρ > sedemikian sehingga ρ < δ dan lingkaran { : ρ } berada di dalam. ρ Fungsi f ( Perhatikan bahwa Gambar 5. Integral auchy ) analitik di daerah antara dan. Maka menurut teorema auchy d d lim d. π ρ if ( ) it f ( + ρe ) it iρe it ρe π π if ( ). Jadi atau d d π if ( ). 48

atau d π if ( ) f ( f ( ) π ) i d. yang biasa disebut Rumus Integral auchy. ontoh 6. Tentukan d, Jika : arah positif. ( )( + 4) Penyelesaian. Perhatikan bahwa integran tidak analitik di dan di 4. Dari kedua titik ini, yang berada di dalam adalah. Jadi merupakan titik interior dari, sehingga integran dapat ditulis dengan. + 4 Sekarang fungsi f() ini analitik pada dan di dalam lintasan, sehingga dengan menggunakan rumus integral auchy, diperoleh 4 d d if () i. ( )( + 4) π π 5 Turunan fungsi analitik Secara umum, jika adalah titik interior pada maka bentuk integral auchy menjadi f ( ) d dengan di dalam. π i Selanjutnya rumus tersebut dapat diperumum dengan mencari turunannya hingga tingkat ke-n. Dalam rumus integral auchy, turunan fungsi f di titik adalah f ' ( ) d. (tunjukkan!) πi ( ) Turunan keduanya adalah 49

f! ' ' ( ) πi Hingga diperoleh turunan ke-n adalah f ( n) Yang biasa ditulis dalam bentuk n! ( ) πi ( ) n+ ( ) d. n+ ( ) πi d f n! ( n) ( d. Uraian di atas dapat dnyatakan dalam teorema berikut Teorema. Jika f() analitik pada dan di dalam suatu kurva tertutup sederhana, ). ( ) f n ( maka ) ada untuk setiap bilangan bulat n, dan dinyatakan dalam rumus f ( n) n! ( ) πi n+ ( ) d. Hal ini mengakibatkan jika suatu fungsi analitik di suatu titik maka turunan untuk semua tingkatnya, f, f,..., juga analitik di titik tersebut. + ontoh 7. Tentukan ( ) Penyelesaian. d, jika : arah positif. Dalam hal ini +,, dan n. Dengan menggunakan rumus integral auchy yang telah diperumum, diperoleh, + ( ) πi d f ' ' () π i. Soal Latihan. Hitunglah g( ) d, jika sin a. g ( ), : arah positif + + 5

b. ( ) g, : ( + 9). c. g ( ), :.. Hitunglah d (, jika seperti pada gambar berikut. + 4) (a) (b). Jika adalah kontur tertutup dalam arah positif dan g( ) d. ( ) Hitunglah g ) jika (a). di dalam dan (b). di luar ( e 4. Jika a bilangan ral positif, hitung integral + a jika a. : a b. : ai a. d dalam arah positif, 5