Entri Populer

Tampilkan postingan dengan label MATEMATIKA. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label MATEMATIKA. Tampilkan semua postingan

Minggu, 05 Agustus 2012

LIMIT DAN TURUNAN

LIMIT PENGERTIAN LIMIT Limit suatu fungsi f(x ) untuk x mendekati suatu bilangan a adalah nilai pendekatan fungsi f ( x ) bilamana x mendekati a. Misalkan, lim┬(x→a)⁡〖f(x) =L〗 ini berarti bahwa nilai fungsi f ( x) akan mendekati L, jika x mendekati a. Contoh 1. Tentukan lim┬(x→1)⁡〖(〖4x〗^2+1〗) Jawab. Untuk x mendekati 1 maka (〖4x〗^2+1 ) akan mendekati 4 .1^2+ 1=5.sehinnga lim┬(x→1)⁡〖(〖4x〗^2+1)〗 =5 Contoh 2. Tentukan lim┬(x→1)⁡〖(x^2+2x-3)/(x-1)〗 Jawab. Perhatikan bahwa untuk x = 1 maka (〖�〱〗^2+2x-3)/(x-1) tidak terdefinisi. Tetapi bentuk (x^2+2x-3)/(x-1) dapat disederhanakan sehingga bentuknya terdefinisi untuk x = 1, yaitu lim┬(x→1)⁡〖(x^2+2x-3)/(x-1)〗=lim┬(x→1)⁡〖((x-1) (x+3))/((x-1))〗 = lim┬(x→1)⁡〖(x+3)=4〗. BENTUK BENTUK TAK TERDEFINISI YANG DAPAT DISEDERHANAKAN Penggantian nilai x oleh a dalam lim┬(x→a)⁡〖f(x) 〗 ada kalanya membuat f (x) tida terdefinisi atau f (a menghasilkan bentuk 0/0,∞/∞ atau . jika demikian halnya, maka bentuk dari f(x harus diubah atau disederhanakan agar nilai limit dapat ditenukan. Berikut beberapa bentuk tak terdefinisi yang dapat disederhanakan : Bentuk .0/0 Bentuk ini kemungkinan timbul dalamlim┬(x→a)⁡〖(g(x))/(h(x))〗 Misal g(x)=(x-a) k(x) dan h(x)=(x-a )s(x ) maka:lim┬(x→a)⁡〖(g(x))/(h(x))〗=lim┬(x→a)⁡〖((x-a )k(x))/((x-a) s (x))〗=lim┬(x→a)⁡〖(k(x))/(s(x))〗 Bentuk ini juga bias diselesaikan dengan aturan L’ Hospital: Missal, g^' (x ) adalah turunan dari g (x ) dan f^' (x ) adalah turunan dari f (x ) maka lim┬(x→�0)⁡〖(g(x))/(h(x))〗=lim┬(x→a)⁡〖(f^' (x))/(g^' (x))〗 Contoh. Tentukan nilai dari: lim┬(x→1)⁡〖(x^2-1)/(x-1)〗 lim┬(x→16)⁡〖(√x-4)/(x-16)〗 Jawab. lim┬(x→1)⁡〖(x^2-1)/(x-1)〗=lim┬(x→1)⁡〖((x-1) (x+1))/((x-1))〗=lim┬(x→1)⁡〖(x+1)=1+1=2〗 lim┬(x→16)⁡〖(√x-4)/(x-16)〗=lim┬(x→16)⁡〖(√x-4)/((√x-4)(√x+4))〗=lim┬(x→16)⁡〖1/((√x+4))〗=1/(√16+4)=1/8 Bentuk ∞/∞ Bentuk ini timbul dalam lim┬(x→a)⁡〖f(x 〗) dengan f( x) merupakan pecahan polinom,yaitu: f(x)=(〖ax〗^m+〖bx〗^(m-1)+⋯+c)/(〖px〗^n+〖qx〗^(n-1)+⋯+r) Penyelsaian limit dalam bentuk diatas dapat diperoleh dengan membagi pembilang dan penyebut dalam f ( x) dengan x berpangkat tertinggi. Contoh. Tentukan lim┬(x→∞)⁡〖(〖4x〗^3+2x+1)/(〖5x〗^3-〖8x〗^2+6)〗 Jawab. Dapat dilihat x yang berpangkat tertinggi antara pembilang dan penyebut dalam persamaan adalah x^3. Dengan demikian pembilang dan penyebut dalam limit dibagi dengan x^3, yaitu lim┬(x→∞)⁡〖(〖4x〗^3+2x+1)/(〖5x〗^3-〖8x〗^2+6)〗=lim┬(x→∞)⁡〖(〖4x〗^3/x^3 +2x/x^3 +1/x^3 )/(〖5x〗^3/〖�挲〗^3 -〖8x〗^2/x^3 +6/x^3 )〗 =lim┬(x→∞)⁡〖(4+2/x^2 +1/x^3 )/(5-8/x+6/x^3 )〗=(4+2/∞+1/∞)/(5-8/∞+6/∞) =(4+0+)/(5+ +)=4/5 RUMUSAN: 〖lim〗┬(X→∞)⁡= (〖ax〗^m+〖bx〗^(m-1)+⋯+c)/(〖px〗^n+〖qx〗^(n-1)+⋯+r)=�ᴮ Jika m < n maka L = 0 Jika m = n maka L = a/p Jika m > n maka L = ∞ Bentuk ( ∞ - ∞ ) Bentuk ( ∞ - ∞ ) kemungkinan timbul dalam lim┬(x→∞)⁡〖[f(x) –g(x〗)]. Penyelsaiannya dapat diperoleh dengan mengubah atau menyederhanakan bentuk [f(x)–g(x)]. LIMIT TRIGONOMETRI Limit trigonometri merupakan limit yang mengandung bentuk trigonometri, antara lain sinus, cosines dan tangent. Satu rumusan yag paling dasar dalam limit trigonoetri adalah lim┬(x→)⁡〖sin⁡x/x〗=1. Dari rumusan ini dapat diturunkan sejumlah rumus dalam imit trigonometri,diantaranya : lim┬(x→)⁡〖sin⁡〖a�晦〗/bx〗=lim┬(x→)⁡〖ax/sin⁡〖b�㐳〗 〗=a/b lim┬(x→)⁡〖tan⁡ax/bx〗=lim┬(x→)⁡〖ax/tan⁡bx 〗=a/b lim┬(x→)⁡〖sin⁡ax/sin⁡bx 〗=lim┬(x→)⁡〖tan⁡ax/tan⁡bx 〗=a/b lim┬(x→)⁡〖sin⁡ax/tan⁡bx 〗=lim┬(x→)⁡〖tan⁡ax/sin⁡bx 〗=a/b lim┬(x→)⁡〖sin⁡〖ax+tan⁡bx 〗/(cx-sin⁡dx )〗=(a+b)/(c-d) Contoh. Tenukan nilai dari: lim┬(x→)⁡〖sin⁡3x/4x〗 lim┬(x→)⁡〖sin⁡2x/tan⁡6x 〗 lim┬(x→)⁡〖sin⁡〖3x+sin⁡2x 〗/(5x-tan⁡4x )〗 Jawab. lim┬(x→)⁡〖sin⁡3x/(4�܈)〗=3/4 lim┬(x→)⁡〖sin⁡2x/tan⁡6x 〗=2/6 lim┬(x→)⁡〖sin⁡〖3x+sin⁡2x 〗/(5x-tan⁡4x )〗=(3+2)/(5-4)=5 TURUNAN ( DIFERENSIAL) PENGERTIAN TURUNAN FUNGSI Definisi turunan : Fungsi f : x → y atau y = f (x) mempunyai turunan yang dinotasikan y’ = f’(x) atau dy/dx= (�づf(x))/dxdan di definisikan: y’ = f’(x) = lim f(x + h) – f(x) atau dy = lim f (x +∆x) – f(x) h→0 h dx h→0 h Notasi kedua ini disebut notasi Leibniz. Contoh. Tentukan turunan dari f(x) = 4x – 3 Jawab f(x) = 4x – 3 f( x + h) = 4(x + h) – 3 = 4x + 4h -3 Sehingga: f’(x) = = = = = = 4 Contoh. Tentukan turunan dari f(x) = 3x2 Jawab : f(x) = 3x2 f(x + h) = 3 (x + h)2 = 3 (x2 + 2xh + h2) = 3x2 + 6xh + 3h2 Sehingga : f’(x) = = = = h = 6x+ 3.0 = 6x B. RUMUS-RUMUS TURUNAN 1. Turunan f(x) = axn adalah f’(x) = anxn-1 atau = anxn-1 2. Untuk u dan v suatu fungsi,c bilangan Real dan n bilangan Rasional berlaku y = ± v → y’ = v’ ± u’ y = c.u → y’ = c.u’ y = u.v → y’ = u’ v + u.v’ y = un → y’ = n. un-1.u’ Contoh: Jika f(x) = 3x2 + 4 maka nilai f1(x) yang mungkin adalah …. Pembahasan f(x) = 3x2 + 4 f1(x = 3.2x = 6x Nilai turunan pertama dari: f(x) = 2(x)2 + 12x2 – 8x + 4 adalah … Pembahasan f(x) = 2x3 + 12x2 – 8x + 4 f1(x = 2.3x2 + 12.2x – 8 = 6x2 + 24x -8 Turunan ke- 1 dari f(x) = (3x-2)(4x+1) adalah … Pembahasan f(x) = (3x-2)(4x+1) f(x) = 12x2 + 3x – 8x – 2 f(x) = 12x2 – 5x – 2 f1(x) = 24x – 5 Jika f(x) = (2x – 1)3 maka nilai f1(x) adalah … Pembahasan f(x) = (2x – 1)3 f1(x) = 3(2x – 1)2 (2) f1(x) = 6(2x – 1)2 f1(x) = 6(2x – 1)(2x – 1) f1(x) = 6(4x2 – 4x+1) f1(x) = 24x2 – 24x + 6 Turunan pertama dari f(x) = (5x2 – 1)2 adalah … Pembahasan f(x) = (5x2 – 1)3 f1(x) = 2(5x2 – 1) (10x) f1(x) = 20x (5x2 – 1) f1(x) = 100x3 – 20x Turunan pertama dari f(x) = (3x2 – 6x) (x + 2) adalah … Pembahasan f(x) = (3x2 – 6x) (x + 2) Cara 1: Misal : U = 3x2 – 6x U1 = 6x – 6 V = x + 2 V1 = 1 Sehingga: f’(x) = U’ V + U V’ f1(x) = (6x – 6)(x+2) + (3x2+6x).1 f1(x) = 6x2 + 12x – 6x – 12 + 3x2 – 6x f1(x) = 9x2 – 12 Cara 2: f(x) = (3x2 – 6x) (x + 2) f1(x) = 3x-3+6x2 – 6x3 – 12x f1(x) = 9x2+12x –12x – 12 f1(x) = 9x2 – 12 C. TURUNAN FUNGSI TRIGONOMETRI Dengan menggunakan definisi turunan kita bisa menentukan turunan dari : f(x) = sin x Yaitu : f(x) = sin x f(x + h) = sin (x + h) f’(x) = = = = = 2 cos = cos x f(x) = cos x Yaitu : f(x) = cos x f(x + h) = cos ( x + h ) f’(x) = = = = = - 2 sin = - sin x Jadi diperoleh rumus turunan fungsi trigonometri : a. f(x) = sin x → f’ (x) = cos x f(x) = cos x → f’ (x) = - sin x a. f(x) = sin (ax + b) → f’(x) = a cos (ax + b ) b. f(x) = cos (ax + b) → f’(x) = - a sin (ax + b ) dan jika u suatu fungsi maka: a. f(x) = sin u → f’(x) = u’ cos u b. f(x) = cos u → f’(x) = - u’ sin u Contoh : Tentuka turunan dari: f(x) = 3 sin x + 2 cos x f(x) = sin (5x – 2) f(x) = tan x jawab: a. f(x) = 3 sin x + 2 cos x f’(x) = 3 cos x - 2 sin x b. f(x) = sin (5x – 2) f’ (x) = 5 cos (5x – 2 ) c. f(x) = tan x = missal : u = sin x → u’ = cos x v = cos x → v’ = - sin x f’ (x) = = = = = sec2 x PENGGUNAAN TURUNAN GARIS SINGGUNG PADA KURVA Gradien garis singgung Apabila garis ABdiputar pada titik A maka titik B akan bergerak mendekati titik A (h→0) maka tali busur ABmenjadi garis singgung (g) pada kurva y = f(x) di titik A (a,f(a))dengan gradient Sehingga persamaan garis singgung pada kurva y = f(x) di titik A (a,f(a)) atau A (x1,y1) adalah y – y1 = m (x – x1) Contoh : Diketahui kurva y = x2 – 3x + 4 dan titik A (3,4) Tentukan gradient garis singgung di titik A. Tentukan persamaan garis singgung di titik A. Jawab: y = x2 – 3x + 4 y’ = 2x – 3 Gradien di titik A (3,4) m = y’x=3 = 2.3 – 3 = 6 – 3 = 3 b. Persamaan garis singgung di titik A (3,4) y – y1 = m (x – x1) y – 4 = 3 (x – 3 ) y – 4 = 3x – 9 y = 3x – 5 FUNGSI NAIK DAN FUNGSI TURUN 1. Fungsi f(x) disebut fungsi naik pada interval a ≤ x ≤ b, jika untuk setiap x1 dan x2 dalam interval a ≤ x ≤ b berlaku : x2 > x1 f(x2) > f(x1) (gb. 1) Fungsi f(x) disebut fungsi turun pada interval a ≤ x ≤ b, jika untuk setiap x1 dan x2 dalam interval a ≤ x ≤ b berlaku : x2 > x1 f(x2) < f(x1) (gb. 2) Fungsi f disebut fungsi naik pada titik dengan absis a, jika f’ (a) > 0 Fungsi f disebut fungsi turun pada titik dengan absis a, jika f’ (a) < 0 Contoh Tentukan pada interval mana fungsi f(x) = x3 + 9x2 + 15x + 4 merupakan : Fungsi naik Fungsi turun Jawab: f(x) = x3 + 9x2 + 15x + 4 f’(x) = 3x2 + 18x + 15 Syarat fungsi naik f’(x) > 0 3x2 + 18x + 15 > 0 x2 + 6x + 5 > 0 (x+1) (x+5) > 0 Harga batas x = -1 , x = -5 Jadi fungsi naik pada interval x < 5 atau x > -1 NILAI STASIONER Jenis – jenis nilai stasioner 1. Nilai stasioner di titik A. Pada : x < a diperoleh f’(x) > a x = a diperoleh f’(x) = a x > a diperoleh f’(x) < a Fungsi yang mempunyai sifat demikian dikatakan fungsi f(x) mempunyai nilai stasioner maksimum f(a) pada x = a dan titik (a,f(a)) disebut titik balik maksimum. 2. Nilai stasioner di titik B dan D. a. Pada : x < b diperoleh f’(x) < 0 x = b diperoleh f’(x) = 0 x > b diperoleh f’(x) < 0 Fungsi ini mempunyai nilai stasioner belok turun f(b) pada x = b dan titik (b,f(b)) disebut titik belok. b. Pada : x < d diperoleh f’ (x) > 0 x = d diperoleh f’ (x) = d x > d diperoleh f’ (x) > d fungsi ini mempunyai nilai stasioner belok turun f(d) pada x = dan titik (d,f(d)) disebut titik belok Pada titik B atau D sering hanya disingkat nilai stasioner belok. 3. Nilai stasioner di titik E Pada : x < e diperoleh f’(x) < 0 x = e diperoleh f’(x) = 0 x > e diperoleh f’(x) > 0 Fungsi ini mempunyai nilai stasioner minimum f(e) pada x = e dan titik (e,f(e)) disebut titik balik minimum. Contoh : Tentukan titik stasioner dan jenisnya dari fungsi f(x) = x2 + 2x Jawab : f(x) = x2 + 2x f’(x) = 2x + 2 = 2(x + 1) Nilai stasioner didapat dari f’(x) = 0 2(x + 1) = 0 x = -1 f(-1) = (-1)2 + 2(-1) = -1 Jadi diperoleh titik stasioner (-1,-1) x = 1 x 2 ( x + 1 ) f’(x) -1- -1 -1+ - 0 + - 0 + Bentuk grafik Titik balik minimum MENGGAMBAR GRAFIK FUNGSI Untuk menggambar grafik fungsi y = f(x) ada beberapa langkah sebagai berikut : Tentukan titik-titik potong grafik dengan sumbu x ( jika mudah ditentukan ), yaitu diperoleh dari y = 0. Tentukan titik potong dengan sumbu y, yaitu diperoleh dari x = 0. tentukan titik-titik stasioner dan jenisnya. tentukan nilai-nilai y untuk nilai x besar positif dan untuk x yang besar negative. Contoh : Diketahui persamaan y = f(x) = 3x – x3, tentukan : Tentukan titik potong dngan sumbu x dan sumbu y. Nilai stasioner dan titik stasioner. Nilai y untuk x besar positif dan untuk x besar negative. Titik Bantu Jawab: i. Grafik memotong sumbu x, bila y = 0. Y = 0 = 3x – x3 ↔ 0 = x (3 – x2) ↔ 0 = x ( - x ) ( + x) Titik potong sumbu x adalah (0,0), ( ,0), (- ,0) ii. memotong sumbu y, jika x = 0 y = 3x – x3 y = 3.0 - 03 y = 0 titik potong sumbu y adalah (0,0) Syarat stasioner adalah : f’ (x) = 0 f’ (x) = 3 – 3x2 ↔ 3 (1 - x 2) ↔ 3 (1 – x) (1 + x) x = 1, x = -1 untuk x = 1, f(1) = 3(1) – (1)3 = 2 x = -1, f(-1) = 3(-1) – (-1)3 = -2 nilai stasionernya : y = 2 dan y = -2 titik stasioner : (1,2) dan (-1,-2) y = 3x – x2 , untuk nilai x besar maka bilangan 3 dapat diabaikan terhadap x, sehingga y = -x3. Jika x besar positif maka y = besar negative dan jika x besar negative maka y besar positif. Titik Bantu x -2 2 -3 3 … , y 2 -2 18 -18 … DALIL RANTAI UNTUK MENENTUKAN TURUNAN Apabila y = f(g(x)) maka y’ = f’ (g(x)). g’(x) Dari rumus y = f(g(x)) → y’ = f’ (g(x)). g’(x) Jika g(x) = u→ g’ (x) = dan f(g(x)) = f(u) → y = f(u) → = f’(u) = f’(g(x)) Maka f’(x) = f’ (g(x)). g’(x) dapat dinyatakan ke notasi Leibniz menjadi Dan bentuk tersebut dapat dikembangkan jika y = f ( u(v)) maka: Contoh: Dengan notasi Leibniz tentukam yurunan dari : a. y = (x2 – 3x) b. y = cos5 ( ) Jawab: y = (x2 – 3x) missal : u = x2 – 3x → = 2x – 3 y = u → = Sehingga : = .(2x – 3) = y = cos5 ( ) Misal: v = → = -2 u = cos v → = - sin v = - sin ( ) y = u5 → = 5u4 = 5(cos v)4 Sehingga : = 5(cos v)4 . - sin ( ) . -2 = 10 (cos v)4 sin ( ) = 10 (cos( ) )4 sin ( ) BUKU ACUAN ( REFERENSI ) : Wilson simangunsong, 1991, Matematika Dasar, Erlangga, Jakarta. Mursita,Danang, 2006, Matematika Dasar Perguruan Tinggi, Rekayasa Sains, Bandung. Purcell, Edwin J.,1996, Kalkulus dan Geometri Analitis 1, Terbitan IV, (terj . dari bhs.Inggris oleh I Nyoman Susila, dkk), Penerbit Erlangga.