Upload
trantram
View
247
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 1
Aljabar Linear Elementer
MA1223
3 SKS
Silabus :
Bab I Matriks dan Operasinya
Bab II Determinan Matriks
Bab III Sistem Persamaan Linear
Bab IV Vektor di Bidang dan di Ruang
Bab V Ruang Vektor
Bab VI Ruang Hasil Kali Dalam
Bab VII Transformasi Linear
Bab VIII Ruang Eigen
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 2
Ruang Hasilkali Dalam (RHD)
Sub Pokok Bahasan
– Definisi RHD
– Himpunan Ortonormal
– Proses Gramm Schmidt
Aplikasi RHD :
bermanfaat dalam beberapa metode optimasi,
seperti metode least square dalam peminimuman
error dalam berbagai bidang rekayasa.
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 3
Definisi RHD
Misalnya V adalah suatu ruang vektor, dan
maka notasi < , > dinamakan
hasil kali dalam
jika memenuhi keempat aksioma sebagai berikut:
1. (Simetris)
2. (Aditivitas)
3. untuk suatu kR,
(Sifat Homogenitas)
4. , untuk setiap
dan
(Sifat Positifitas)
Vvu ,
vu , uv,
wvu , wvwu ,,
vuk , vku , vuk ,
0, uu
0, uu 0 u
u
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 4
Jika V merupakan suatu ruang hasil kali dalam,
maka norm (panjang) sebuah vektor
dinyatakan oleh :
yang didefinisikan oleh :
Contoh 1 :
Ruang Hasil Kali Dalam Euclides ( Rn )
Misalkan , Rn maka
= (u12 + u22 + …..+un2)½
0, 21
uuu
u
u
nnvuvuvuvu ..., 2211u v
0, 21
uuu
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 5
Contoh 2 :
Misalnya W R3 yang dilengkapi dengan operasi
hasil kali ,
dimana
Buktikan bahwa W adalah ruang hasilkali dalam
Jawab :
Misalkan
2u1v1 + u2v2 + 3u3v3
= 2 v1u1 + v2u2+ 3v3u3
(terbukti simetris)
332211 32, vuvuvuvu
Wvu ,
Wwvu ,,
vu ,
uv,
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 6
<(u1+v1, u2+v2, u3+v3), (w1, w2, w3)>
= 2(u1+ v1)w1 + (u2+v2)w2 + 3(u3+v3)w3
= 2u1w1+2v1w1+u2w2 +v2w2+3u3w3+3v3w3
= 2u1w1+u2w2+3u3w3+2v1w1+v2w2+3v3w3
(bersifat aditivitas)
(iii) untuk suatu kR,
<(ku1, ku2, ku3), (v1, v2, v3)>
= 2ku1v1 + ku2v2 + 3ku3v3
= k2u1v1 + ku2v2 + k.3u3v3
(bersifat homogenitas)
wvu ,)ii(
wvwu ,,
vuk ,
vku , vuk ,
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 7
Jelas bahwa
dan
Contoh 3 :
Tunjukan bahwa
bukan merupakan hasil kali dalam
Jawab :
Perhatikan
Pada saat 3u32 > u1
2 + 2u22
maka
2
3
2
2
2
1 32,)iv( uuuuu
uuu setiapuntuk 0, 21
0jika hanya0, uuu
112211 32, vuvuvuvu
2
3
2
2
2
1 32, uuuuu
0, uu
Tidak memenuhi
Sifat positivitas
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 8
cfadvu ,
),,( cbau ),,( fedv
vu ,
Contoh 4 :
Diketahui
dimana dan
Apakah merupakan hasil kali dalam?
uu , 0
)0,2,0(u 0, uu
0u
vu ,
Jelas bahwa = ( a2 + c2 )
Misalkan diperoleh
Padahal ada
Aksioma terakhir tidak terpenuhi.
Jadi
ad + cf bukan merupakan hasil kali dalam.
Jawab :
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 9
Himpunan Ortonormal
Sebuah himpunan vektor pada ruang hasil kali dalam
dinamakan himpunan ortogonal
jika semua pasangan vektor yang berbeda dalam
himpunan tersebut adalah ortogonal (saling tegak
lurus).
Himpunan ortonormal himpunan ortogonal yang
setiap vektornya memiliki panjang (normnya) satu.
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 10
Secara Operasional
Misalkan, pada suatuRHD
T dikatakan himpunan vektor ortogonal jika
untuk setiap i ≠ j
Sedangkan, T dikatakan himpunan vektor ortonormal
jika untuk setiap i berlaku
ncccT ,...,, 21
0, ji cc
1ic
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 11
Contoh 5 :
1.
Pada RHD Euclides, A bukan himpunan ortogonal.
2.
Pada RHD Euclides, B merupakan himpunan ortonormal.
3.
Pada RHD Euclides, C merupakan himpunan ortonormal.
0
1-
0
1
,
A
1-
0
0
1
,
B
2
1
2
1
2
1
2
1
C
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 12
Misalkan
adalah basis ortonormal untuk RHD V
Jika adalah sembarang vektor pada V,
maka
Perhatikan bahwa, untuk suatu i berlaku :
Karena S merupakan himpunan ortonormal dan
nvvvS ,...,, 21
u
nnvkvkvku ...2211
inni vvkvkvkvu ,..., 2211
inniiiii vvkvvkvvkvvk ,...,...,, 2211
ivv ii setiapuntuk 1, jivv ji setiapuntuk 0, dan
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 13
Sehingga, untuk setiap i berlaku
ii kvu ,
nn vvuvvuvvuu ,...,, 2211
nnvkvkvku ...2211Kombinasi linear
Ditulis menjadi
Contoh 6 :
Tentukan kombinasi linear dari
2
1a
pada RHD Euclides berupa bidang yang
dibangun
21
21
u
21
21
vdan
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 14
Jawab :
vvauuaa ,,
vua
21
21
21
21
,2
1,
2
1
2
1
vua2
12
1
Perhatikan …..
u dan v mrp
Basis ortonormal
vkuka 21
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 15
Proses Gramm-Schmidt
ncccS ,, 21
nwwwB ,...,, 21
basis bagi suatu RHD V
basis ortonormal bagi V
1
11.1
c
cw
Langkah yang dilakukan
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 16
2. Langkah kedua
2c
1w 1p
1q
2w
2w2c
112
1
11221 ,
,1
wwcw
wwccproyp w
121 pcq
2122
11222
,,
,
wwcc
wwccw
Vektor satuan searah 1q
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 17
3. Langkah ketiga 3w3c
W
3c
1w 2w
2p
2q
3w
22311332 ,, wwcwwccproyp W 232 pcq
2231133
2231133
3,,
,,
wwcwwcc
wwcwwccw
Vektor satuan
Yang tegak lurus
Bidang W
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 18
Contoh 7 :
Diketahui :
B merupakan basis pada RHD Euclides di R3.
Transformasikan basis tersebut menjadi basis
Ortonormal
Jawab :
Langkah 1.
1
0
0
,
1
1
0
,
1
1
1
321 uuuB
1
11
u
uv
3
1,1,1
3
13
13
1
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 19
Langkah 2
22
222
1
1
uproyu
uproyuv
v
v
3
1,
3
1,
3
2
3
1,
3
1,
3
1
3
21,1,0
, 112222 1vvuuuproyu v
3
6
91
91
94
22 1 uproyu v
6
16
16
2
2v
Sementara itu,
Karena itu,
sehingga :
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 20
Langkah 3
Sementara itu,
sehingga :
33
333
uproyu
uproyuv
W
W
2
1,
2
1,0
6
1,
6
1,
6
2
6
1
3
1,
3
1,
3
1
3
11,0,0
,, 223113333 vvuvvuuuproyuW
2
1
2
13
0
v
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 21
Jadi,
321 ,, vvv
merupakan basis ortonormal untuk ruang vektor R3
dengan hasil kali dalam Euclides
2
1
2
1
6
1
6
1
6
2
3
1
3
1
3
1 0
,,=
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 22
Contoh 8 :
1
1
0
,
1
0
1
1
1
1
u
Diketahui bidang yang dibangun oleh
merupakan subruang
dari RHD Euclides di R3
Tentukan proyeksi orthogonal dari vektor
pada bidang tersebut.
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 23
Jawab :
1
1
0
,
1
0
1
21 vv
Diketahui
Selain membangun subruang pada RHD
Karena
merupakan basis bagi subruang pada RHD tsb.
himpunan tsb juga saling bebas linear
(terlihat bahwa ia tidak saling berkelipatan).
21, vv
Langkah awal :
Basis tersebut basis ortonormal.
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 24
2
1 , 0 ,
2
1
2
1 , 0 , 1
101
1 , 0 , 1
222
1
11
v
vw
2
1
2
100
2
1 ,0 ,
2
1 1 , 1 , 0, 12
wvPerhatikan bahwa :
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 25
2
1 , 0 ,
2
1
2
1 , 0 ,
2
1
2
1 , 112 wwv
2
1 , 1 ,
2
1
2
1 , 0 ,
2
11 , 1 , 0 , 1122 wwvv
62
1
4
6
4
11
4
1
2
11
2
1 ,
22
2
1122
wwvv
Sehingga:
Akibatnya :
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 26
Akhirnya, diperoleh
6
1 ,
6
2 ,
6
1
62
1
2
1 , 1 ,
2
1
,
,
1122
11222
wwvv
wwvvw
6
16
2 6
1
,
2
102
1
Jadi Basis Orthonormal bagi bidang tsb
=
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 27
1
1
1
u
uoy WPr 2211 , , wwuwwu
2
2
2
2
1 0
2
1
2
1 , 0 ,
2
1 1 , 1 , 1, 1
wu
Proyeksi Orthogonal Vektor
pada bidang tersebut adalah
Perhatikan bahwa :
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 28
Sementara itu :
6
2
6
1
6
2
6
1
,
1
1
1
,
6
1
6
2
6
1
2
wu
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 29
uoy WPr2211 , , wwuwwu
3
13
2
3
1
1
0
1
3
43
2
3
2
Dengan demikian,
=
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 30
1
1
0
,
1
0
1
1
1
1
u
Contoh 9 :
Diketahui bidang yang dibangun oleh
merupakan subruang dari RHD Euclides
Tentukan proyeksi orthogonal dari vektor
pada bidang tersebut.
21, vv
1v 2v
Jelas bahwa
merupakan basis bagi bidang tersebut, karena
dan saling bebas linear
Jawab
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 31
Basis tersebut akan ditransformasikan
menjadi basis ortonormal.
2
1 , 0 ,
2
1
2
1 , 0 , 1
101
1 , 0 , 1
222
1
11
v
vw
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 32
Perhatikan bahwa :
2
1
2
100
2
1 ,0 ,
2
1 1 , 1 , 0, 12
wv
Sehingga:
2
1 , 0 ,
2
1
2
1 , 0 ,
2
1
2
1 , 112 wwv
2
1 , 1 ,
2
1
2
1 , 0 ,
2
11 , 1 , 0 , 1122 wwvv
akibatnya
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 33
u
uoy WPr2211 , , wwuwwu
Proyeksi Orthogonal Vektor
pada bidang W adalah:
3
13
2
3
1
1
0
1
3
43
2
3
2
=
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 34
6
1 ,
6
2 ,
6
1
62
1
2
1 , 1 ,
2
1
,
,
1122
11222
wwvv
wwvvw
6
16
2 6
1
,
2
102
1
Jadi Basis Orthonormal bagi bidang tersebut adalah :
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 35
Latihan Bab VI
vu ,
vu ,
vu ,
1. Periksa apakah operasi berikut merupakan
hasil kali dalam atau bukan
= u12v1 + u2v2
2 di R2
= u1v1 + 2u2v2 – u3v3 di R3
= u1v3 + u2v2 + u3v1 di R3
a.
b.
c.
2. Tentukan nilai k sehingga vektor (k, k, 1)
dan vektor (k, 5, 6 ) adalah orthogonal
dalam ruang Euclides !
19/09/2014 11:49 MA-1223 Aljabar Linear 36
0
1
1
1
0
1
2
1
1
3. W merupakan subruang RHD euclides di 3
yang dibangun oleh vektor
dan
Tentukan proyeksi orthogonal vektor
pada W