13
[ ]
Akan dibuktikan adalah matriks diagonal
[ ]
[ ] [
]
[ ] [
]
[ ]
Jadi, [
] akan mendiagonalkan A.
B. Sistem Dinamik
Sistem dinamik terbentuk dari persamaan-persamaan diferensial baik persamaan diferensial biasa atau persamaan diferensial parsial.
Definisi 2.4 Ross, 1984:3
Persamaan diferensial adalah persamaan yang memuat turunan dari satu atau lebih variabel tak bebas terhadap satu atau lebih variabel bebas.
Menurut Ross 1984:4, persamaan diferensial dibagi menjadi dua yaitu persamaan diferensial biasa dan parsial. Persamaan diferensial biasa adalah
persamaan yang memuat turunan dari satu atau lebih variabel tak bebas terhadap satu variabel bebas, sedangkan persamaan diferensial parsial adalah persamaan
14
yang memuat turunan dari satu atau lebih variabel tak bebas terhadap dua atau lebih variabel bebas.
Contoh 2.3
Persamaan diferensial biasa ditunjukkan pada persamaan-persamaan berikut: a.
b. c.
Persamaan diferensial parsial ditunjukkan pada persamaan-persamaan berikut: a.
b. c.
Berdasarkan pengaruh waktu, sistem dinamik dibedakan menjadi dua yaitu sistem autonomous dan sistem nonautonomous Campbell dan Haberman,
2008:316. Sistem autonomous adalah sistem dinamik yang secara eksplisit tidak bergantung terhadap waktu. Sistem dinamik autonomous dinyatakan sebagai
̇ ̇
dimana dan secara eksplisit bukan merupakan fungsi dalam dan turunan
parsial ,
, , dan
kontinu Giordano, Weir, dan Fox, 2003:413, sedangkan
15
sistem nonautonomous adalah sistem dinamik yang secara eksplisit bergantung terhadap waktu. Sistem nonautonomous dinyatakan sebagai
̇ ̇
dimana fungsi dan bergantung pada variabel bebas Perko,2001:66.
Contoh 2.4
Sistem autonomous ditunjukkan pada sistem 2.21 berikut ̇
̇ 2.21
Sistem nonautonomous ditunjukkan pada sistem 2.22 berikut ̇
̇ 2.22
Berikut ini akan diberikan sebuah ilustrasi dari kasus pemodelan predator-prey menggunakan sistem dinamik.
C. Model Matematis Sistem Predator-Prey
Interaksi antara dua spesies yaitu interaksi antara spesies predator dengan prey dapat dirumuskan secara matematis ke dalam model predator-prey. Model
predator-prey dikenalkan oleh Lotka pada tahun 1925 dan Volterra pada tahun
16
1926, sehingga model predator-prey disebut juga model Lotka-Volterra Boyce dan Diprima, 2009:534.
Laju pertumbuhan populasi prey adalah sebesar dengan adalah laju
kelahiran dari prey dan adalah populasi prey. Namun, pertumbuhan populasi
prey akan berkurang karena adanya predator. Besarnya pengurangan tersebut adalah
dengan adalah laju penangkapan prey oleh predator, sedangkan adalah populasi predator. Dengan demikian, model dinamika pertumbuhan
populasi prey ditulis sebagai berikut.
dengan dan
merupakan laju pertumbuhan prey, menyatakan
adanya interaksi antara populasi prey dan predator, dan tanda negatif menyatakan bahwa laju pertumbuhan prey berkurang karena adanya interaksi prey dan
predator. Persamaan 2.23 menyatakan bahwa populasi prey mengalami pertumbuhan, akan tetapi laju pertumbuhan populasinya dihambat oleh interaksi
prey tersebut dengan predator. Kemudian pertumbuhan populasi predator karena tidak adanya prey akan
berkurang. Besarnya pengurangan tersebut adalah – , dengan adalah laju
kematian alami populasi predator dan adalah populasi predator. Namun,
pertumbuhan populasi terebut akan bertambah karena adanya prey, besarnya pertambahan tersebut adalah
, dengan adalah parameter interaksi antara predator dan prey. Dengan demikian, model dinamika pertumbuhan populasi
predator dapat ditulis sebagai berikut.
17
dengan dan
merupakan laju pertumbuhan predator. Persamaan 2.24 menyatakan bahwa laju pertumbuhan predator bertambah karena adanya interaksi
dengan prey dan berkurang karena tidak ada prey. Kemudian berdasarkan persamaan 2.23 dan 2.24 diperoleh sistem predator-prey yang secara
matematis ditunjukkan pada sistem 2.25 berikut.
dengan , merupakan laju kelahiran dari prey dan merupakan laju
kematian alami dari predator, sedangkan merupakan parameter interaksi antara
prey dan predator, interaksi yang dimaksud yaitu prey akan dimangsa oleh predator dan
merupakan parameter interaksi antara predator dan prey, interaksi yang dimaksud yaitu predator akan memangsa prey. Persamaan 2.25 disebut
dengan persaman Lotka-Volterra Boyce dan Diprima, 2009:534.
D. Deret Taylor dan Deret Maclaurin
Kategori