Ringkasan Materi dan Soal soal Matematik
D E F I N I S I
Vektor adalah besaran yang mempunyai besar/nilai dan arah.
Secara geometris vektor digambarkan sebagai ruas garis berarah, dengan panjang ruas garis menyatakan besar vektor dan arah ruas garis menyatakan arah vektor .
B
Contoh : Vektor AB . A
Titik A disebut titik pangkal dan titik B dinamakan titik ujung atau titik tangkap vektor.
A . BEBERAPA VEKTOR KHUSUS
1. Vektor Nol : adalah vektor yang besarnya nol satuan dan arahnya tak tertentu.
2. Vektor Posisi
Vektor posisi titik A adalah vektor yang titik pangkalnya di O dan ujungnya di titik A. Vektor posisi dari titik A dilambangkan dengan OA atau a atau a.
Sembarang vektor AB dapat dinyatakan dalam
bentuk hasil pengurangan dari vektor posisi sbb:
AB ba
3. Vektor Basis
Vektor basis adalah vektor yang panjangnya satu satuan dan arahnya searah dengan sumbu koordinat.
Vektor basis yang searah dengan sumbu x dinamakan vektor i atau vektor i.
Vektor basis yang searah dengan sumbu y dinamakan vektor j atau vektor j.
Vektor basis yang searah dengan sumbu z dinamakan vektor k atau vektor k.
O
A
x
y
O
A
x
y
B
x
y
z
(2)
Secara aljabar sebuah vektor dapat dinyatakan dengan salah satu cara, sbb : 1. Vektor kolom ( matriks kolom )
Jika A(xA,yA,zA) dan B(xB,yB,zB) maka
A A A
z y x a
OA dan
B B B
z y x b
OB ,
sehingga :
A B
A B
A B
z z
y y
x x a b AB
2. Vektor baris ( matriks baris )
Jika A(xA,yA,zA) dan B(xB,yB,zB) maka OA a
xA yA zA
dan
xB yB zB
b
OB , sehingga :AB ba
xB xA yB yA zB zA
3. Vektor basisJika A(xA,yA,zA) dan B(xB,yB,zB) maka OA a xA i yA j zA k dan k
z j y i x b
OB B B B , sehingga :
k z z j y y i x x a b
AB ( B A) ( B A) ( B A)
Diketahui titik-titik A(10,3,7) , B(6,2,5) dan C(8,4,1) 1 . Nyatakan vektor OA a dengan vektor kolom. 2 . Nyatakan vektor BC dengan vektor baris. 3 . Nyatakan vektor AB dengan vektor basis.
1 . Vektor OA a dinyatakan dengan vektor kolom :
7 3 10 a OA
2 . Vektor BC dinyatakan dengan vektor baris : BC cb ( 8 4 1 ) ( 6 2 5 ) = ( 14 6 4 )
3 . Vektor AB dinyatakan dengan vektor basis : AB ba (6i 2j 5k) (10i 3j 7k) = 4 i 5j 2k
1. Diketahui titik-titik K ( 2 , 4 , 1 ) , L ( 8 , 6 , 2 ) dan M ( 5 , 7 , 3 ) . Nyatakan vektor-vektor berikut dengan menggunakan vektor kolom : a. OM b. KL c. ML d. MK 2. Diketahui titik-titik D ( 6 , 8 , 1 ) , E ( 4 , 3 , 2 ) dan F ( 5 , 0 , 4 ) . Nyatakan vektor-vektor berikut dengan menggunakan vektor basis : a. OF b. DE c. DF d. EF
(3)
B . MODULUS VEKTOR ( PANJANG VEKTOR )
Jika A(xA,yA,zA) dan B(xB,yB,zB) maka panjang vektor OA adalah OA atau a , yaitu :
a xA2 yA2 zA2
Dan panjang vektor AB adalah :
AB (xB xA )2 (yB yA )2 (zB zA )2
1 . Hitunglah panjang vektor r14i 2j 5k !
2 . Jika A(10,8,4) dan B(2,3,1) hitunglah panjang vektor AB !
1 . Panjang vektor r14i 2j 5k adalah : r 142 22 (5)2 25 4 169
15 225
2 . Jika A(10,8,4) dan B(2,3,1) panjang vektor AB adalah : 2
2
2 (3 8) ( 1 4) )
) 10 ( 2
(
AB
= 82 (5)2(5)2 = 642525= 114
1. Hitunglah panjang vektor-vektor berikut :
a. 6 i 2j 3k d.
4 0 3
e.
10 4 8
b. 4 i 4 j 2k c. 7 i 5j 5k
2. Diketahui titik : A ( 1 , 3 , 6 ) , B ( 12 , 2 , 7 ) dan C ( 5 , 4 , 8 ) . Hitunglah panjang vektor-vektor berikut :
a. OC b. AB c. AC d. CB
3. Diketahui titik D ( 3 , 6 , 1 ) dan E ( m , 4 , 2 ) .
(4)
C . PEMBAGIAN RUAS GARIS
Diketahui ruas garis AB. Titik P terletak pada ruas garis tersebut sedemikian hingga AP : PB = m : n .
Maka : n m b m a n p
Jika A(xA,yA,zA) dan B(xB,yB,zB) , maka :
n m x m x n
xP A B
n m y m y n
yP A B
n m z m z n
zP A B
Pada perbandingan AP : PB = m : n ,
1. Jika P terletak di antara A dan B , maka m > 0 dan n > 0 . 2. Jika P terletak pada perpanjangan AB , maka m < 0 dan n > 0 . 3. Jika P terletak pada perpanjangan BA , maka m > 0 dan n < 0 .
Jika A ( 6 , 2 , 4 ) dan B ( 10 , 8 , 12 ) . P terletak pada AB sedemikian hingga AP : PB = 3 : 2 . Tentukan koordinat titik P !
Koordinat P dapat ditentukan sbb :
Cara 1 :
5 42 5 30 12 5 10 3 6 2 5 3 2
A B
P x x x 4 5 24 4 5 8 3 ) 2 ( 2 5 3 2
A B
P y y y 5 28 5 36 8 5 ) 12 ( 3 4 2 5 3 2
A B
P
z z z Jadi P (
5 28 , 4 , 5 42 )
Cara 2 :
5 28 4 5 42 5 28 5 20 5 42 5 28 20 42 5 36 8 24 4 30 12 5 36 24 30 8 4 12 5 12 8 10 3 4 2 6 2 5 3
2a b
p
Jadi P (
5 28 , 4 , 5 42 ) P A B m n O
(5)
1. Tentukan koordinat titik P jika diketahui : a. A ( 3 , 2 , 4 ) , B ( 6 , 5 , 10 ) , dan AP : PB = 2 : 1 b. R ( 8 , 3 , 1 ) , S ( 1 , 9 , 2 ) , dan RP : PS = 4 : 2 c. K ( 4 , 1 , 3 ) , L ( 4 , 2 , 1 ) , dan KP : PL = 3 : 5 d. M ( 7 , 11 , 5 ) , N ( -2 , 5 , 8 ) , dan MP : PN = 4 : 3 e. C ( 1 , 5 , 3 ) , D ( 2 , 1 , 1 ) , dan CP : PD = 6 : 3
2. Titik A ( 6 , 5 , 4 ) dan B ( 5 , 3 , 4 ) . Titik P terletak pada ruas garis AB sedemikian hingga AP : PB = 1 : 3 . Tentukan koordinat titik B !
D . OPERASI VEKTOR
1. Perkalian Vektor Dengan Bilangan Riil
Diketahui vektor a dan k R .Secara geometris vektor k a adalah vektor yang panjangnya k kali panjang vektor a dan arahnya searah dengan vektor a .
Secara aljabar , jika
A A A
z y x
a maka :
A A A
A A A
z k
y k
x k z
y x k a k
1 . Jika
12 3 7
a maka
72 18 42
12 6
3 6
) 7 ( 6
12 3 7 6 6a
2 . Jika b 8 i 4j 2k , maka 2b 2(8 i 4j 2k ) 16 i 8j 4k
2. Penjumlahan Vektor
Diketahui vektor a dan b .Secara geometris vektor a dan b dapat dijumlahkan dengan cara sbb : Dengan aturan jajaran genjang . Dengan aturan segitiga
Contoh : Contoh :
Jika
A A A
z y x
a dan
B B B
z y x
(6)
Secara aljabar hasil penjumlahan antara vektor a dan b , adalah :
B A B A B A B B B A A A z z y y x x z y x z y x b a
Diketahui titik-titik A ( 12 , 3 , 6 ) , B ( 8 , 6 , 10 ) dan C ( 3 , -9 , 14 ) . Hitunglah : ABCB3AC !
c b a a c c b a b AC CB
AB 3 ( )( )3( )4 2 2 32 6 38 14 9 3 2 10 6 8 2 6 3 12 4
3. Pengurangan Vektor
Diketahui vektor a dan b . Pengurangan vektora b dapat dinyatakan dalam bentuk penjumlahan vektor a + ( b ) , dengan vektor b adalah vektor yang panjangnya sama dengan vektor b dan arahnya berlawanan dengan vektor b .
Contoh : Jika A A A z y x
a dan
B B B z y x
b . Secara aljabar hasil
pengurangan a b , adalah :
B A B A B A B B B A A A z z y y x x z y x z y x b a
Diketahui titik-titik K ( 9 , 4 , 3 ) , L ( 16 , 5 , 10 ) dan M ( 8 , 20 , -12 ) . Hitunglah : MLKL !
15 16 1 12 20 8 3 4 9 ) ( )
(l m l k k m
KL ML
(7)
1. Diketahui titik A ( 24 , 18 , 12 ) , B ( 14 , 21 , 18 ) , C ( 6 , 5 , 1 ) dan D ( 22 , 16 , 10 ). Hitunglah :
a. AD CB b. BA 10 AC c. BD 6 DA 4AB d. 8AD DB OB e. CA7AD 3AO
f. DA DB g. 2AC 3CB h. 5 OA2CD 9AD
2. Diketahui a 50i 12 j k , b 36 i 18 j 40k , dan k
j i
c 25 10 16 Hitunglah :
a. c a 2b b. b 8a 3c
c. 4b 6c
3. Diketahui :
11 9 7 r ,
5 8 13
s , dan
40 12 16
t , hitunglah :
a. t r b. s 8t 9r
4. Diketahui titik H ( m , 6 , 2 ) , I ( 12 , n , 10 ) , dan J ( 3 , -4 , r ). Jika HI 4JH 6JI , hitunglah m , n , dan r !
E . PERKALIAN SKALAR DUA VEKTOR
Definisi
: Perkalian skalar antara vektor a dan b adalah a b , dengan : a b a b cosDengan adalah sudut antara vektor a dan b .
Jika
A A A
z y x
a dan
B B B
z y x
b , maka : a b xA.xB yA.yB zA.zB
Sifat-sifat perkalian skalar 1. a b b a
2. a ( b c ) a b a c 3. a a a 2
(8)
1. Diketahui a 5 dan b 12, sudut antara vektor a dan b adalah 60 , hitunglah b
a !
2. Diketahui titik-titik R ( 6 , 1 , 7 ) , S ( 9 , 4 , 0 ) dan T ( 21 , 11 , 2 ), hitunglah RT TS
3. Diketahui vektor a mi 4j 2k tegak lurus pada vektor b 7i m j 6k , hitunglah nilai m !
1. Jika a 5 dan b 12, sudut antara vektor a dan b adalah 60 , maka :
30
2 1 . 12 . 5 60 cos . 12 . 5
cos
b a b
a
2. Diketahui titik-titik R ( 6 , 1 , 7 ) , S ( 9 , 4 , 0 ) dan T ( 21 , 11 , 2 ).
2 15 12
5 10 27 )
2 11 21
0 4 9 ( ) 7 1 6
2 11 21 ( ) ( ) (t r s t TS
RT
= 27 . ( 12 ) + ( 10 ) . 15 + ( 5 ) . ( 2 ) = 464
3. Vektor a mi 4 j 2k tegak lurus pada vektor b 7i m j 6k , maka nilai m
dapat ditentukan sebagai berikut : 0
b a
0 ) 6 7
( ) 2 4
(
mi j k i m j k
0 12 4
7
m m
3m 12 m 4
1. Hitunglah nilai ab jika diketahui : a. a 8 , b 4 dan = 30 b. a 7, b 3 dan = 150 c. a 20, b 12 dan = 225
d. a 3, b 13 dan = 330
2. Hitunglah nilai pq jika diketahui :
a. p 16i 4j 2k dan q 15i 6 j k b. p 8i 6k dan q 9j 28 k
3. Hitunglah nilai
r
s
jika diketahui : a.
3 26 5 r dan
56 15 90
s b.
16 0 11 r dan
4 6 37 s
4. Diketahui titik A ( 24 , 18 , 12 ) , B ( 14 , 21 , 18 ) , C ( 6 , 5 , 1 ) dan D ( 22 , 16 , 10 ). Hitunglah :
a. AB CD
b. (DB AB )(BC AD )
c. (8BD 3BA )(2DA5DC ) d AC (5BA CA) 5. Tentukan nilai m jika vektor-vektor berikut saling tegaklurus :
a. h 2mi 8 j 7k dan g 5i 3m j 2k b. x 2mi 4m j 4k dan q mi 3j 4k
(9)
F . SUDUT ANTARA DUA VEKTOR
Jika adalah sudut antara vektor vektor a dan b , maka nilai dapat ditentukan dari :
b a
b a
cos
Hitunglah nilai dari cos , jika adalah sudut antara vektor a 5i 4 j 3k dan k
j i
b 2 2 !
Jika adalah sudut antara vektor a 5i 4 j 3k dan b 2i 2 j k , maka nilai kosinus dapat ditentukan sebagai berikut :
9 50
5 1 4 4 9 16 25
3 8 10 )
1 ( ) 2 ( 2 ) 3 ( 4 5
) 1 ( . ) 3 ( ) 2 ( . 4 2 . 5 cos
2 2
2 2 2
2
b a
b a
2 3 1 2 5 . 3
5
Besar sudut = 61,87
1. Hitunglah nilai kosinus sudut antara vektor-vektor berikut : a. p 8i 6j 2k dan q 4i 3j 8k
b. p 3i 7j k dan q 10i j 9k c.
3 12 5
r dan
4 6 12 s
d.
16 18 14
r dan
1 2 2 s
2. Jika besar sudut antara vektor a mi 12 j 3k dan b 8i 2j k adalah 120 . Hitunglah nilai m !
3. Jika adalah sudut antara vektor
4 7 15 c dan
20 6 3
d , hitunglah cos , sin , dan tan !
(10)
G . PROYEKSI VEKTOR ORTOGONAL
Proyeksi ortogonal vektor a pada vektor b adalah ‘bayangan tegak lurus’ dari vektor a pada vektor b.
Ada dua macam proyeksi vektor ortogonal , yaitu :
1. Proyeksi vektor .
Proyeksi vektor ortogonal a pada vektor b hasilnya adalah vektor ‘bayangan’ nya , yaitu vektor c , dengan :
b b
b a
c
2
2. Proyeksi skalar ortogonal
.
Proyeksi skalar ortogonal a pada vektor b hasilnya adalah panjang ( modulus ) dari vektor
‘bayangan’ nya , yaitu c , dengan :
b b a
c
Diketahui vektor : a 10i 6 j 3k dan b 4i 8j 6k Tentukan : a . proyeksi vektor a pada vektor b !
b . proyeksi skalar a pada vektor b !
a . Proyeksi vektor a pada b adalah
b b
b a
c
2
(4 8 6 )36 64 16
18 48 40
2 i j k
(4 8 6 ) 116
10
k j
i
) 6 8 4 ( 58
5
k j
i
i j k
58 30 58 40 58 20
k j i
29 15 29 20 29 10
b . Proyeksi skalar a pada b adalah 29
29 5 29 2
10 116
10 36
64 16
18 48 40
b b a c
(11)
1. Diketahui vektor p 4i 7 j 2k dan q 3i 6j 6k , tentukan : a. Proyeksi vektor p pada q b. Proyeksi vektor q pada p
2. Diketahui vektor
6 8 12
k dan
2 4 3
m , tentukan :
a. Proyeksi vektor m pada k b. Proyeksi skalar k pada m
3. Diketahui K ( 14 , 3 , 8 ) , L ( 10 , 1 , 6 ) , M ( 4 , 7 , 0 ) dan N ( 8 , 12 , -6 ). Tentukan : a. Proyeksi vektor KN pada LK
b. Proyeksi skalar LM pada KL
c. Proyeksi vektor MN pada NL d. Proyeksi skalar LM 2MK pada LN
4. Proyeksi skalar a 28i m j 16k pada b 4i 3j 5k sama dengan 2 5 2
.
(1)
Secara aljabar hasil penjumlahan antara vektor a dan b , adalah : B A B A B A B B B A A A z z y y x x z y x z y x b a
Diketahui titik-titik A ( 12 , 3 , 6 ) , B ( 8 , 6 , 10 ) dan C ( 3 , -9 , 14 ) . Hitunglah : ABCB3AC !
c b a a c c b a b AC CB
AB 3 ( )( )3( )4 2 2
32 6 38 14 9 3 2 10 6 8 2 6 3 12 4
3. Pengurangan Vektor
Diketahui vektor a dan b . Pengurangan vektora b dapat dinyatakan dalam bentuk penjumlahan vektor a + ( b ) , dengan vektor b adalah vektor yang panjangnya sama dengan vektor b dan arahnya berlawanan dengan vektor b .
Contoh : Jika A A A z y x
a dan
B B B z y x
b . Secara aljabar hasil
pengurangan a b , adalah :
B A B A B A B B B A A A z z y y x x z y x z y x b a
Diketahui titik-titik K ( 9 , 4 , 3 ) , L ( 16 , 5 , 10 ) dan M ( 8 , 20 , -12 ) . Hitunglah : MLKL !
1 8 9
(2)
1. Diketahui titik A ( 24 , 18 , 12 ) , B ( 14 , 21 , 18 ) , C ( 6 , 5 , 1 ) dan D ( 22 , 16 , 10 ). Hitunglah :
a. AD CB b. BA 10 AC c. BD 6 DA 4AB d. 8AD DB OB e. CA7AD 3AO
f. DA DB g. 2AC 3CB h. 5 OA2CD 9AD
2. Diketahui a 50i 12 j k , b 36 i 18 j 40k , dan k
j i
c 25 10 16
Hitunglah : a. c a 2b b. b 8a 3c
c. 4b 6c
3. Diketahui :
11 9 7
r ,
5 8 13
s , dan
40 12 16
t , hitunglah :
a. t r b. s 8t 9r
4. Diketahui titik H ( m , 6 , 2 ) , I ( 12 , n , 10 ) , dan J ( 3 , -4 , r ). Jika HI 4JH 6JI , hitunglah m , n , dan r !
E . PERKALIAN SKALAR DUA VEKTOR
Definisi
: Perkalian skalar antara vektor a dan b adalah a b , dengan : a b a b cosDengan adalah sudut antara vektor a dan b .
Jika
A A A
z y x
a dan
B B B
z y x
b , maka : a b xA.xB yA.yB zA.zB
Sifat-sifat perkalian skalar
1. a b b a
2. a ( b c ) a b a c 3. a a a 2
(3)
1. Diketahui a 5 dan b 12, sudut antara vektor a dan b adalah 60 , hitunglah b
a !
2. Diketahui titik-titik R ( 6 , 1 , 7 ) , S ( 9 , 4 , 0 ) dan T ( 21 , 11 , 2 ), hitunglah RT TS
3. Diketahui vektor a mi 4j 2k tegak lurus pada vektor b 7i m j 6k , hitunglah nilai m !
1. Jika a 5 dan b 12, sudut antara vektor a dan b adalah 60 , maka :
30
2 1 . 12 . 5 60 cos . 12 . 5
cos
b a b
a
2. Diketahui titik-titik R ( 6 , 1 , 7 ) , S ( 9 , 4 , 0 ) dan T ( 21 , 11 , 2 ).
2 15 12
5 10 27 )
2 11 21
0 4 9 ( ) 7 1 6
2 11 21 ( ) ( ) (t r s t TS
RT
= 27 . ( 12 ) + ( 10 ) . 15 + ( 5 ) . ( 2 ) = 464
3. Vektor a mi 4 j 2k tegak lurus pada vektor b 7i m j 6k , maka nilai m
dapat ditentukan sebagai berikut :
0
b a
0 ) 6 7
( ) 2 4
(
mi j k i m j k
0 12 4
7
m m
3m 12 m 4
1. Hitunglah nilai ab jika diketahui : a. a 8 , b 4 dan = 30 b. a 7, b 3 dan = 150 c. a 20, b 12 dan = 225
d. a 3, b 13 dan = 330
2. Hitunglah nilai pq jika diketahui :
a. p 16i 4j 2k dan q 15i 6 j k b. p 8i 6k dan q 9j 28 k
3. Hitunglah nilai
r
s
jika diketahui : a.
3 26 5
r dan
56 15 90
s b.
16 0 11
r dan
4 6 37
s
4. Diketahui titik A ( 24 , 18 , 12 ) , B ( 14 , 21 , 18 ) , C ( 6 , 5 , 1 ) dan D ( 22 , 16 , 10 ). Hitunglah :
a. AB CD
b. (DB AB )(BC AD )
c. (8BD 3BA )(2DA5DC )
d AC (5BA CA)
5. Tentukan nilai m jika vektor-vektor berikut saling tegaklurus : a. h 2mi 8 j 7k dan g 5i 3m j 2k
(4)
F . SUDUT ANTARA DUA VEKTOR
Jika adalah sudut antara vektor vektor a dan b , maka nilai dapat ditentukan dari :
b a
b a
cos
Hitunglah nilai dari cos , jika adalah sudut antara vektor a 5i 4 j 3k dan k
j i
b 2 2 !
Jika adalah sudut antara vektor a 5i 4 j 3k dan b 2i 2 j k , maka nilai kosinus dapat ditentukan sebagai berikut :
9 50
5 1 4 4 9 16 25
3 8 10 )
1 ( ) 2 ( 2 ) 3 ( 4 5
) 1 ( . ) 3 ( ) 2 ( . 4 2 . 5 cos
2 2
2 2 2
2
b a
b a
2 3 1 2 5 . 3
5
Besar sudut = 61,87
1. Hitunglah nilai kosinus sudut antara vektor-vektor berikut : a. p 8i 6j 2k dan q 4i 3j 8k
b. p 3i 7j k dan q 10i j 9k
c.
3 12 5
r dan
4 6 12
s
d.
16 18 14
r dan
1 2 2
s
2. Jika besar sudut antara vektor a mi 12 j 3k dan b 8i 2j k adalah 120 . Hitunglah nilai m !
3. Jika adalah sudut antara vektor
4 7 15
c dan
20 6 3
d , hitunglah cos , sin ,
(5)
G . PROYEKSI VEKTOR ORTOGONAL
Proyeksi ortogonal vektor a pada vektor b adalah ‘bayangan tegak lurus’ dari vektor a pada vektor b.
Ada dua macam proyeksi vektor ortogonal , yaitu :
1. Proyeksi vektor .
Proyeksi vektor ortogonal a pada vektor b hasilnya adalah vektor ‘bayangan’ nya , yaitu vektor c , dengan :
b b
b a
c
2
2. Proyeksi skalar ortogonal .
Proyeksi skalar ortogonal a pada vektor b hasilnya adalah panjang ( modulus ) dari vektor
‘bayangan’ nya , yaitu c , dengan :
b b a c
Diketahui vektor : a 10i 6 j 3k dan b 4i 8j 6k Tentukan : a . proyeksi vektor a pada vektor b !
b . proyeksi skalar a pada vektor b !
a . Proyeksi vektor a pada b adalah b
b b a
c
2
(4 8 6 )36 64 16
18 48 40
2 i j k
(4 8 6 ) 116
10
k j i
) 6 8 4 ( 58
5
k j
i
i j k
58 30 58 40 58 20
k j i
29 15 29 20 29 10
b . Proyeksi skalar a pada b adalah 29
29 5 29 2
10 116
10 36
64 16
18 48 40
b b a c
(6)
1. Diketahui vektor p 4i 7 j 2k dan q 3i 6j 6k , tentukan : a. Proyeksi vektor p pada q b. Proyeksi vektor q pada p
2. Diketahui vektor
6 8 12
k dan
2 4 3
m , tentukan :
a. Proyeksi vektor m pada k b. Proyeksi skalar k pada m 3. Diketahui K ( 14 , 3 , 8 ) , L ( 10 , 1 , 6 ) , M ( 4 , 7 , 0 ) dan N ( 8 , 12 , -6 ). Tentukan : a. Proyeksi vektor KN pada LK
b. Proyeksi skalar LM pada KL
c. Proyeksi vektor MN pada NL d. Proyeksi skalar LM 2MK pada LN
4. Proyeksi skalar a 28i m j 16k pada b 4i 3j 5k sama dengan 2 5 2
. Hitunglah nilai m!