Matematika Dasar INTEGRAL GARIS. Bila r = x i + y j + z k merupakan vektor posisi dari titik ( x,y,z ) maka d r merupakan ( ) ( ) ( ) dx dy dz

dokumen-dokumen yang mirip
Matematika Dasar INTEGRAL PERMUKAAN

Integral Vektor. (Pertemuan VII) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Pertemuan : 4 Materi : Fungsi Bernilai Vektor dan Gerak Sepanjang Kurva Bab II. Diferensial Kalkulus Dari Vektor

Suryadi Siregar Metode Matematika Astronomi 2

Integral Garis. Sesi XIII INTEGRAL 12/7/2015

KALKULUS MULTIVARIABEL II

KALKULUS MULTIVARIABEL II

Pertemuan : 7 Materi : Integral Garis dan Teorema Dasar Integral Garis Bab III. Integral Kalkulus Dari Vektor

Dosen Pengampu : Puji Andayani, S.Si, M.Si, M.Sc

APLIKASI INTEGRAL 1. LUAS DAERAH BIDANG

Bab 1 Vektor. A. Pendahuluan

ANALISIS VEKTOR. Aljabar Vektor. Operasi vektor

Catatan Kuliah FI2101 Fisika Matematik IA

KALKULUS MULTIVARIABEL II

Kalkulus Multivariabel I

Kalkulus Multivariabel I

Pertemuan : 9 Materi : Teorema Green Bab IV. Teorema Green, Teorema Divergensi Gauss, dan Teorema Stokes

Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR

BAB I VEKTOR DALAM BIDANG

8 Lintasan, Kurva Mulus, dan Titik Singular

Open Source. Not For Commercial Use

DIKTAT KULIAH KALKULUS PEUBAH BANYAK (IE-308)

Persamaan diferensial adalah suatu persamaan yang memuat satu atau lebih turunan fungsi yang tidak diketahui.

Program Perkuliahan Dasar Umum Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Fungsi Dua Peubah

Ringkasan Kalkulus 2, Untuk dipakai di ITB 36

Teorema Divergensi, Teorema Stokes, dan Teorema Green

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

Kalkulus Multivariabel I

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

Program Perkuliahan Dasar Umum Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Integral Garis

Geometri pada Bidang, Vektor

Hendra Gunawan. 5 Maret 2014

Universitas Indonusa Esa Unggul Fakultas Ilmu Komputer Teknik Informatika

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

: D C adalah fungsi kompleks dengan domain riil

SOAL&PEMBAHASAN MATEMATIKATKDSAINTEK SBMPTN. yos3prens.wordpres.com

Kalkulus Multivariabel I

Diferensial Vektor. (Pertemuan V) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

DIKTAT KULIAH KALKULUS PEUBAH BANYAK (IE-308)

Diferensial Vektor. (Pertemuan V) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

KONSEP USAHA DAN ENERGI

9.1. Skalar dan Vektor

BAB II PENGANTAR SOLUSI PERSOALAN FISIKA MENURUT PENDEKATAN ANALITIK DAN NUMERIK

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.

B.1. Menjumlah Beberapa Gaya Sebidang Dengan Cara Grafis

III. KINEMATIKA PARTIKEL. 1. PERGESERAN, KECEPATAN dan PERCEPATAN

Apabila lintasan itu dinyatakan dengan satuan s, maka persamaan di atas dapat juga ditulis menjadi :

Diferensial Vektor. (Pertemuan III) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Matematika II : Vektor. Dadang Amir Hamzah

Dosen Pengampu : Puji Andayani, S.Si, M.Si, M.Sc

BAB II VEKTOR DAN GERAK DALAM RUANG

5.1 Menggambar grafik fungsi

Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR

MEDAN LISTRIK. Oleh Muatan Kontinu. (Kawat Lurus, Cincin, Pelat)

Gradien, Divergensi, dan Curl

1 Nama Anggota 1:Darul Afandi ( ) Jawaban soal No 40. -

A. 3 x 3 + 2x + C B. 2x 3 + 2x + C. C. 2 x 3 + 2x + C. D. 3 x 3 + 2x + C. E. 3 x 3 + 2x 2 + C A. 10 B. 20 C. 40 D. 80 E. 160

Keep running VEKTOR. 3/8/2007 Fisika I 1

DERET FOURIER. n = bilangan asli (1,2,3,4,5,.) L = pertemuan titik. Bilangan-bilangan untuk,,,, disebut koefisien fourier dari f(x) dalam (-L,L)

Konsep Usaha dan Energi

AFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii SOAL - SOAL... 2 PEMBAHASAN... 19

Aljabar Vektor. Sesi XI Vektor 12/4/2015

Fungsi Bernilai Vektor

5. Aplikasi Turunan MA1114 KALKULUS I 1

perpindahan, kita peroleh persamaan differensial berikut :

Jurusan Matematika FMIPA-IPB

Kalkulus Multivariabel I

KINEMATIKA GERAK 1 PERSAMAAN GERAK

Bagian 4 Terapan Differensial

Kuliah 3: TURUNAN. Indah Yanti

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Persamaan Kontinuitas dan Persamaan Gerak

BAB V PENERAPAN DIFFERENSIASI

Soal No. 1 Perhatikan gambar berikut, PQ adalah sebuah vektor dengan titik pangkal P dan titik ujung Q

a menunjukkan jumlah satuan skala relatif terhadap nol pada sumbu X Gambar 1

Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR

BAB VI INTEGRAL LIPAT

2. FLUIDA STATIS (FLUID AT REST)

integral = 2 . Setiap fungsi ini memiliki turunan ( ) = adalah ( ) = 6 2.

BAB III TURUNAN DALAM RUANG DIMENSI-n

Kuliah PD. Gaya yang bekerj a pada suatu massa sama dengan laju perubahan momentum terhadap waktu.

(A) 3 (B) 5 (B) 1 (C) 8

Matematika EBTANAS Tahun 1991

Integral yang berhubungan dengan kepentingan fisika

TURUNAN FUNGSI. dy (y atau f (x) atau ) dx. Hal-hal yang perlu diingat untuk menyelesaikan turunan fungsi aljabar adalah :

Kinematika Gerak KINEMATIKA GERAK. Sumber:

Soal-Soal dan Pembahasan SNMPTN Matematika IPA Tahun Pelajaran 2010/2011 Tanggal Ujian: 01 Juni 2011

Kuliah 2: FUNGSI MULTIVARIABEL. Indah Yanti

Soal-Soal dan Pembahasan SNMPTN Matematika IPA Tahun Pelajaran 2010/2011

Dosen Pengampu : Puji Andayani, S.Si, M.Si, M.Sc

Matematika Ujian Akhir Nasional Tahun 2004

Ilmu Gaya : 1.Kesimbangan gaya 2.Superposisi gaya / resultante gaya

DIKTAT KALKULUS MULTIVARIABEL I

Bab III. Integral Fungsi Kompleks

UJIAN PERTAMA KALKULUS/KALKULUS I SEMESTER PENDEK 2004 SABTU, 17 JULI (2 JAM)

KEDUDUKAN DUA GARIS LURUS, SUDUT DAN JARAK

LEMBAR KERJA SISWA 1. : Menggunakan Konsep Limit Fungsi Dan Turunan Dalam Pemecahan Masalah

Program Studi Teknik Mesin S1

DIFERENSIASI VEKTOR. Fungsi Vektor

4.1 Konsep Turunan. lim Turunan di satu titik. Pendahuluan ( dua masalah dalam satu tema ) a. Garis Singgung Kemiringan tali busur PQ adalah :

Tujuan. Untuk memahami: 1. Energi Potensial Listrik 2. Potensial Listrik 3. Permukaan Ekuipotensial 4. Tabung Sinar Katoda

Transkripsi:

INTEGRAL GARIS Misal kurva dari titik A sampai titik B di R 3 ditentukan oleh persamaan parameter = (s), y = y(s) dan z = z(s) dengan s merupakan panjang busur dari yang diukur dari sebuah titik (,y,z ) pada. Maka didapatkan ( ds) ( d) = + ( dy) + ( dz). Bila r = i + y j + z k merupakan vektor posisi dari titik (,y,z ) maka d r merupakan ds vektor satuan # yang menyinggung kurva. Hal ini ditunjukkan berikut : dr ds d dy dz = i + j + k = ds ds ds = 1 ( ) ( ) ( ) d + dy + dz ( ds) Bila gaya yang bekerja di titik (,y,z ) dinyatakan dengan medan vektor, F (,y,z ) = f (,y,z ) i + g (,y,z ) j + h (,y,z ) k dengan medan skalar f, g dan h kontinu, maka besarnya kerja atau usaha, W yang dilakukan oleh F untuk menggerakkan partikel dari titik A ke titik B sepanjang kurva dicari sebagai berikut. dr Misal = T. Maka besar usaha, W yang dilakukan oleh F untuk ds menggerakkan partikel dari titik P (,y,z ) sejauh s sepanjang kurva adalah : W = F T s Oleh karena itu, usaha yang dilakukan oleh F untuk menggerakkan partikel dari titik A sampai titik B sepanjang kurva diberikan : d W = F T ds = F r = F r ds ds d Z Bentuk integral di atas dinamakan integral garis dari medan vektor F atas kurva. P(,y,z) F Dari r = i + y j + z k T didapatkan dr = d i + dy j + dz k. r B Maka besar usaha, W yang dilakukan A oleh gaya F sepanjang adalah : O Y X ( (,, ) (,, ) (,, ) ) W = F dr = f y z d + g y z dy + h y z dz Bila kurva yang dinyatakan dengan persamaan parameter ( t ), = (t), y = y (t) dan z = z (t) dengan a t b maka besar usaha : # vektor satuan adalah vektor yang mempunyai norm atau panjang satu

( f (, y, z) d g(, y, z) dy h(, y, z) dz) W = + + b d dy = f t y t z t + + dt dt a ( ( ), ( ), ( )) g( ( t), y( t), z( t) ) h( ( t), y( t), z( t) ) dz dt dt Untuk medan vektor di R, F (,y ) = f (,y ) i + g (,y ) j, maka besar usaha yang dilakukan gaya F (,y ) sepanjang kurva yang dinyatakan oleh persamaan : = (t) dan y = y(t) dengan a t b dituliskan : ( (, ) (, ) ) W = f y d + g y dy b d = f t + dt a ( ( ), y( t) ) g( ( t), y( t) ) dy dt dt Bila kurva dinyatakan dalam bentuk y = v() dengan a b maka dapat dipandang sebagai parameter, menggantikan parameter t. Sehinggga kurva diberikan dengan persamaan : =, y = v() ; a b Besar usaha, W yang dilakukan oleh gaya F sepanjang kurva adalah : b W = ( f (, v( ) ) + g(, v( ) ) v'( ) ) d a ontoh Tentukan besarnya usaha yang dilakukan medan vektor ( gaya ), F (,y ) = ( + y ) i + ( - y ) j untuk memindahkan partikel sepanjang kurva / lintasan yang diberikan π dengan persamaan : = cos t, y = 4 sin t dengan t. 4 [( ) ( ) ] W = F dr = + y d + y dy π 4 [( cos sin )( )sin ( cos sin ) cos ] = t + 8 t t + t 4 t 4 t dt = 1 π

ontoh 3 Hitung integral garis : ( yzd z dy + y dz) bila merupakan kurva yang dinyatakan dengan persamaan : = e t, y = e 3t dan z = e t ; t 1. 1 3t 3 ( yz d z dy + y dz) = 3 e dt = 1 e ontoh 4 Tentukan besar usaha yang dilakukan oleh gaya F (,y ) = y i + j untuk memindahkan partikel sepanjang kurva y = dari titik ( -,4 ) ke titik (,4 ). 3 ( ) ( ) W = y d + dy = + d = 16 3 Teorema Green Suatu kurva dari titik A ( 1,y 1 ) sampai titik B (,y ) dinyatakan dengan persamaan = (t) dan y = y(t) ; a t b dikatakan kurva tutup bila ujung-ujungnya saling berimpit, yaitu A = B atau 1 (a) = (b) dan y 1 (a) = y (b). Kurva tutup dikatakan kurva tutup sederhana bila kurva tidak berpotongan kecuali pada ujungujungnya. Misal diberikan medan vektor di R, F (,y ) = f (,y ) i + g (,y ) j dengan medan skalar f (,y ) dan g (,y ) kontinu dan mempunyai turunan parsial pertama kontinu pada R ( Daerah R merupakan daerah yang dibatasi atau dilingkupi oleh kurva tutup sederhana ). Maka integral garis dari medan vektor F atas kurva tutup sederhana dengan arah positif ( arah positif dari lintasan tutup sederhana dapat diketahui bila kita berjalan mengikuti larah lintasan tersebut daerah R selalu terletak di sebelah kiri kita ) dapat diselesaikan menggunakan integral rangkap dua berikut : g f + = da R ( f (, y) d g(, y) dy) Bentuk di atas dinamakan Teorema Green ( di Bidang ).

ontoh 5 Hitung integral garis ( y d y dy) (,) ke (, ) dan berakhir di (,3 )., kurva merupakan segmen garis dari titik = 1 U U 3 dengan : 1 segmen garis dari (, ) ke (, ) segmen garis dari (, ) ke (,3 ) 3 segmen garis dari (,3 ) ke (, ) Oleh karena itu, Bilamana integral garis diselesaikan secara langsung didapatkan perhitungan berikut : ( y d y dy) = ( y d y dy) + ( y d y dy) + ( y d y dy) 1 3 Sedangkan bila digunakan teorema Green maka didapatkan : f g f (, y) = y = y ; g(, y) = y = y 3 R = (, y), y ( ) y d y dy = 4 y da = 4y dy d = 18 R 3 / Dari bentuk teorema green di bidang, misal f (,y ) = -y dan g (,y ) =. Maka : ( y d + dy) = ( ) ( ) = y da y da. Hal ini dapat disimpulkan bahwa R R luas daerah yang dilingkupi lintasan tutup sederhana yaitu daerah R mempunyai luas : 1 Luas R = + ( y d dy) ontoh 6 Hitung luas Ellips yang dinyatakan dengan : = a cos t, y = b sin t Y 3 R 1 X

π 1 1 Luas = ( y d + dy) = [( a cos t)( b cos t) ( bsin t)( asin t) ] dt = π ab Kebebasan Lintasan Secara umum, integral garis dari medan vektor F sangat bergantung dari bentuk kurva yang diberikan walaupun ujung-ujung dari kurva sama. Berikut akan dibahas syarat perlu dan cukup agar integral garis dari suatu medan vektor F atas kurva bernilai sama walaupun bentuk kurva berbeda asal ujung-ujungnya tetap. Hal ini, kita katakan integral garis bebas kurva / lintasan / tapak. Misal D merupakan daerah pada bidang XOY dan F(,y ) = f(,y ) i + g(,y ) j dengan medan skalar f (,y ) dan g (,y ) kontinu pada D. Maka integral garis : ( f (, y) d + g(, y) dy) bebas lintasan di D bila terdapat fungsi P (,y ) ( disebut fungsi potensial ) sehingga berlaku: P (, y) P (, y) = f (, y) dan = g(, y) Syarat di atas dapat juga dituliskan bahwa integral garis bebas lintasan bila berlaku : f (, y) g (, y) = P(, y) P(, y) Dari deferensial total fungsi P (,y ), dp(, y) = d + dy. Maka didapatkan : dp(,y ) = f (,y ) d + g (,y ) dy. Bila kurva mempunyai arah dari titik ( 1, y 1 ) ke titik (, y ) maka : (, y) ( f (, y) d + g(, y) dy) = ( f (, y) d + g(, y) dy) ( 1, y1) (, y ) = d P(, y) ( 1, y1 ) = P(, y ) P(, y ) 1 1 Medan vektor F sehingga integral garis dari F atas lintasan bebas lintasan dinamakan Konservatif. Untuk medan vektor di R, F(,y ) = f(,y ) i + g(,y ) j konservatif bila dan hanya bila f (, y) g (, y) =. Sedangkan untuk medan vektor di

R 3, F(,y,z ) = f(,y,z ) i + g(,y,z ) j + h (,y,z ) k konservatif bila dan hanya bila rot F = curl F = F = atau g(, y, ) h y z z = (,, ), f (, y, ) h(, y, z) = dan z g (, y, ) f (, y, z) =. Bila merupakan kurva tutup dan medan vektor F ( di R atau R ) konservatif maka ( f (, y) d + g(, y) dy) = atau ( f (, y, z) d + g(, y, z) dy + h(, y, z) dz) =. Permasalahan yang dihadapi disini adalah bagaimana menentukan fungsi Potensial P bila F konservatif. Misal F(,y ) = f(,y ) i + g(,y ) j konservatif. Maka untuk menentukan fungsi P(,y ) sehingga berlaku P (, y) P (, y) = f (, y) dan = g(, y) dilakukan berikut. P(, y) Dari = f (, y), misal P(, y) = f (, y) d = f1 (, y) + k ( y). Maka P (, y) f 1(, y) = + k' ( y) = g(, y). Sehingga diperoleh bentuk k (y) berikut : f (, y) k( y) = g(, y) 1 dy. Dengan cara sama dapat ditentukan fungsi potensial, P dari medan vektor, F konservatif di R 3. ontoh 7 Selidiki apakah medan vektor F konservatif. Bila ya, tentukan P ( fungsi potensial ) a. F (,y ) = 3 y i + 3 j F, y, z = e cos y + yz i + z e sin y j + yk b. ( ) ( ) ( ) a. f (,y ) = 3 y dan g (,y ) = 3. Karena f g = = 3 maka F konservatif. Misal P (,y ) fungsi potensial. Maka :

( ) P, y = f (, y) d = y d = y + ( y) P(, y) 3 3 = g(, y) 3 + '( y) = 3 ( y) = Jadi P(, y) = 3y + b. f y z e f y yz e f (,, ) = cos + = sin y + z dan = y z g y z z e g g y z e (,, ) = sin = sin y dan = z h h h(, y, z) = y = y dan = Jadi F konservatif. Misal P (,y,z ) fungsi potensial. Maka P(, y, z) = e cos y + yz d = e sin y + yz + ( y, z) P P z Jadi ( ) g y z e = (,, ) sin y + z + = e sin y + z ( y, z) = L( z) = h(, y, z) y + L ' ( z) = y L( z) = P(, y, z) = e sin y + yz + Soal latihan [ y d y dy] ( Nomor 1 sd 3 ) Hitung integral ( ) + ( ) dengan lintasan menghubungkan titik (,1) ke titik ( 1, ) berbentuk : 1. Garis lurus.. Garis lurus dari (,1 ) ke ( 1,1 ) kemudian dari ( 1,1 ) ke ( 1, ). 3. Parabola = t dan y = t + 1. ( Nomor 4 sd 6 ) Diketahui (, y, z) = ( 3 6yz) + ( y + 3z) + ( 1 4yz ) F i j k. Hitung F dr dari titik (,, ) sampai titik ( 1,1,1 ) melalui lintasan 4. = t, y = t, z = t 3. 5. Garis lurus. 6. Garis lurus dari (,, ) sampai (,,1 ) kemudian menuju (,1,1 ) seterusnya menuju ( 1,1,1 ).

[ y d y dy] ( Nomor 7 sd 8 ) Hitung integral ( ) + ( + ).Lintasan berupa lengkung tertutup merupakan batas dari daerah yang dibatasi oleh y = dan y =. 7. Perhitungan langsung. 8. Gunakan teorema Green. ( Nomor 9 sd 14 ) Hitung integral garis berikut : ; merupakan segiempat dibatasi oleh y = 1, y =, = -, = 4. [ y d + dy] ; + y = 9 9. ( 3y d + y dy) 1. ( ) ; kubus dengan titik sudut (, ), (, ½ π ), ( ½ π,½ 11. ( cos y d y sin dy) π ) dan ( ½ π, ). [ y d + dy] ; + y = 4 [ e + y d + e y + dy] ; y = dan y = [ e y 3 d + cos y + 3 dy] ; + y = 1 1. ( ) 13. ( ) ( ) 14. ( ) ( ) ( Nomor 15 sd 19 ) Hitung integral berikut dengan mencari potensialnya terlebih dahulu. ( 1, π / ) 15. [ e sin y d e + cos y dy] (,) ( 3,) 16. [ e y d e y + dy] (,) ( 111,, ) 17. [( 6y 3 + z ) d + 9 y dy + ( 4z + 1) dz] (,, ( 111,, ) 18. [( yz + 1) d + ( z + 1) dy + ( y + 1) dz] (,1,) ( 1,, π ) 19. [( y + z) d + ( + z) dy + ( + y) dz] (,,)