Pages

Fisika Matematika (Mary L Boas) : Bab 3 Linier Algerbra (Subbab 1-2)

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh ...


Saya akan membahas mengenai fisika matematika, buku yang akan digunakan adalah buku Marry L. Boas, naahh, covernya seperti ini.
Kalau belum punya bukunya Silahkan Download Disini



Oke,, langsung saja kita mulai belajar,, jangan lupa membaca doa agar ilmu nya bermanfaat

Bismillah,,

BAB 3 : Linear Algebra (Aljabar Linier)
Subbab 1 - 2

SubBab 1 | Pendahuluan
Dalam bab ini, kita akan mendiskusikan hubungan dari linier dengan geometri yang berperan penting dalam banyak aplikasi. Kita ketahui bahwa dalam banyak permasalahan medan dalam sains dan matematika melibatkan penyelesaian persamaan linier. Misalnya kita memiliki dua persamaan linier yang harus dipecahkan yang memiliki nilai x = 2 dan y = -3. Kita dapat membuat dari x = 2, y = -3 sebagai titik (2,-3) dalam bidang (x,y). Dari dua persamaan linier tersebut menggambarkan dua garis lurus, yang berpenyelesaian pada titik potong kedua garis tersebut. Geometri membuat kita mengerti bahwa setiap persamaan linier pasti memiliki salah satu kondisi yaitu tidak memiliki solusi, memiliki solusi tunggal, atau memiliki banyak solusi.  
Persamaan linier juga banyak digunakan dalam pembelajaran Fisika. Misalnya besaran seperti kecepatan dari suatu objek, gaya yang bekerja pada suatu objek, atau medan magnet pada suatu titik, yang mempunyai besar/nilai dan arah. Besaran seperti ini disebut dengan besaran vektor. Sedangkan massa, waktu, atau suhu hanya memiliki besar/nilai saja sehingga disebut dengan besaran skalar. (Section 4)

SubBab 2 | Matriks

Matriks merupakan representasi dari kumpulan besaran. Secara umum dapat diartikan bahwa matriks adalah kumpulan besaran-besaran yang disusun dalam bentuk persegi panjang (rectangular).
Notasi
Matriks biasanya dituliskan menggunakan kurung dan terdiri dari baris dan kolom:


Pada contoh tersebut diatas, matriks mempunyai 2 baris dan 3 kolom. Matriks tersebut mempunyai 6 buah komponen. Komponen-komponen tersebut berpacu berdasarkan posisinya pada matriks. Misalnya, komponen baris pertama kolom pertama dari matriks A dituliskan sebagai A11 atau a11 adalah 1. Sedangkan komponen baris kedua kolom ketiga dari matriks A dituliskan sebagai A23 atau a23 adalah 6. Untuk lebih lengkapnya:


Jadi dapat disimpulkan bahwa komponen baris ke-i kolom ke-j dari matriks A dinyatakan dengan Aij atau aij .
Transpose Suatu Matriks
Transpose suatu matriks A diperoleh dengan menuliskan baris matriks A menjadi kolom, sedangkan kolom matriks A menjadi baris. Misalkan untuk matriks A adalah

Maka transposenya adalah

Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa

Persamaan Linier Dari Matriks Koefisien
Contoh:


Dimana matriks koefisien dari persamaan diatas dapat kita sebut sebagai M:
Kemudian hasil dari persamaan tersebut akan kita sebut sebagai r dan k:

Jika kita menggunakan notasi indeks dan mengganti x, y, z, menjadi x1, x2, x3, dan k1, k2, k3 konstan, maka kita dapat menulis persamaan sebagai berikut:

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa sistem persamaan linier dapat disusun dalam bentuk matriks koefisien. Apa yang dilakukan pada kumpulan persamaan linier tersebut dapat juga diterapkan pada matriks yang berkaitan. Dengan sifat kesetaraan tersebut dapat dilakukan metode reduksi baris untuk menyelesaikan persamaan linier tersebut. Metode reduksi baris adalah hanya sebuah jalan sistematis dari hasil kombinasi linier untuk memberikan hasil persamaan yang lebih sederhana tetapi ekuivalen dengan kumpulan beberapa persamaan. Berikut adalah contohnya

ü  Langkah pertama adalah persamaan yang satu dapat dieliminasi dengan persamaan yang lain, hal ini juga berlaku untuk baris matriks tersebut. Dengan demikian bila persamaan kedua dikurangi tiga kali persamaan pertama:

ü  Kurangi persamaan ketiga dengan persamaan pertama:

ü  Susunan persamaan-persamaan tersebut dapat dipertukarkan satu sama lain. Bila persamaan kedua dan ketiga dipertukarkan akan diperoleh:

ü  Tambahkan persamaan ketiga dengan lima kali persamaan kedua:

ü  Bagi persamaan ketiga dengan 11:

ü  Kurangi persamaan kedua dengan ketiga, kemudian hasilnya dikalikan dengan -1:

ü  Tambahkan persamaan satu dengan persamaan tiga, kemudian hasilnya dibagi dengan dua:

Dari tahapan tersebut akhirnya diperoleh nilai x, y dan z yang memenuhi persamaan linier diatas, yaitu x=3/2, y=-1 dan z=1.
Cara penyelesaian persamaan linier dengan mengaitkannya dalam bentuk matriks tersebut disebut metode reduksi baris atau dikenal juga sebagai eliminasi Gauss (Gaussian elimination).

Rank Matriks
Rank suatu matriks menyatakan bilangan dari sisa suatu baris yang bukan nol ketika matriks tersebut sudah direduksi baris. Pada rank matriks ada yang dinamakan dengan rank M dan rank A. Yang mana rank M itu adalah bilangan dari suatu baris yang memiliki nol, sedangkan rank A adalah bilangan dari suatu baris yang bukan nol.
Catatan:
ü  Jika (rank M) < (rank A), persamaannya adalah tidak tetap dan tidak ada penyelesaian.


Jadi, rank M < rank A, persamaannya tidak tetap dan tidak ada solusi.
ü  Jika (rank M) = (rank A) = n (angka tidak diketahui), tidak ada penyelesaian.



Jadi, rank M = rank A, dan tidak memiliki solusi.
ü  Jika (rank M) = (rank A) = R< n, kemudian R tidak diketahui dapat ditemukan dalam pola dari sisa n-R yang tidak diketahui.

Contoh: 

   
Dari reduksi matriks diatas, penyelesaiannya adalah x = 3 + 2z, y = 4 – z. Dari contoh ini kita lihat bahwa m = 4 (angka persamaan), n = 3 (angka yang tidak diketahui), (rank M) = (rank A) = R = 2 < n = 3. Kita pecahkan untuk R= 2 tidak diketahui (x dan y) dalam pola n – R yang tidak diketahui (z).

Sekian untuk penyampaian subbab 1-2 kurang lebihnya mohon maaf
Kita bertemua kembali disubbab berikutnya

See you next time, sayonara ^_^


Rizki Fajar

keep do the best but don't feel the best. Ganbatte kudasai

1 komentar: