Lilis Dwi H. BAB II

BAB II LANDASAN TEORI A. Bilangan Bulat Himpunan bilangan – bilangan {…..,-3,-2,-1,0,1,2,3,…..} disebut

  himpunan bilangan bulat dan diberi simbol dengan hurup besar B. Anggota – anggota dari {-1,-2,-3,…..} disebut bilangan – bilangan bulat negatif.

  Definisi II.A.1

  Sistem bilangan bulat terdiri atas himpunan

  B = { ....., −

  3 , − 2 , − 1 , , 1 , 2 , 3 ,...... } dengan operasi biner penjumlahan ( ) + dan perkalian untuk a, b, c bilangan – bilangan bulat sebarang.

  ( ) ×

  Memenuhi sifat – sifat :

  • 1. Sifat tertutup terhadap penjumlahan. Jika a , bB maka ( a b ) ∈ B

  2. Sifat tertutup terhadap perkalian. Jika a , bB maka ( a × b ) ∈ B

  3. Sifat komutatif penjumlahan,

  

a b = b a

  4. Sifat komutatif perkalian, a × b = b × a

  5. Sifat assosiatif penjumlahan, a b c a ( b c )

  ( ) =

  6. Sifat assosiatif perkalian, ( a × b ) × c = a × ( b × c )

  7. Sifat distributif kiri perkalian terhadap penjumlahan,

  a × ( b c ) ( + = a × b ) ( a × c ) +

  8. Sifat distributif kanan perkalian terhadap penjumlahan,

  ( a b ) × c = ( a × c ) ( b × c ) + +

  4

  9. Jika a bilangan bulat maka ( ) ( ) = + − = − + a a a a , ( ) a − disebut lawan ( invers ) penjumlahan dari a. Hal ini menyatakan bahwa untuk setiap bilangan bulat a ada dengan tunggal bilangan bulat ( ) a − sedemikian hingga

  ( ) ( ) = + − = − + a a a a

  10. Untuk setiap a , ada dengan tunggal elemen dalam B sehingga

  a a a

  = + = + , 0 disebut elemen identitas penjumlahan.

  11. Untuk setiap a , ada dengan tunggal elemen 1 dalam B sehingga

  a a a = × = ×

  1 1 , 1 disebut elemen identitas perkalian.

B. Matriks Definisi II.B.1 ( Ali, 2004 : 81 )

  Matriks adalah suatu susunan elemen-elemen atau entri-entri yang diatur dalam bentuk baris dan kolom. Susunan elemen ini diletakkan dalam tanda kurung biasa ( ), atau kurung siku [ ]. Elemen-elemen atau entri-entri tersebut dapat berupa bilangan atau berupa huruf.

       

       

  = mn m m m n n

  a a a a a a a a a a a a A

  ....

  . . . . . .... ....

  3 2 1 2 23 22 21 1 13 12 11 Matriks ] [ ij A a = , dengan i dan j merupakan bilangan asli yang menunjukan baris ke-i dan kolom ke-j.

  Matriks dinotasikan dengan huruf kapital seperti A, B, C dan seterusnya. Sedangkan elemennya, jika berupa huruf, maka ditulis dengan huruf kecil.

1. Macam – macam matriks

  a. Matriks persegi, ialah suatu matriks yang memiliki baris dan kolom yang sama banyaknya ( m = n ) Contoh II.B.1 : Matriks persegi m = n = 4

  2

  2

  4    

  4

  1

  7

  7  

  A =

  

  1

  2

  3 4   

  5

  1

  4

  1  

  b. Matriks diagonal, ialah suatu matriks persegi dimana semua elemen di luar diagonal utama mempunyai nilai 0 dan paling tidak satu elemen pada diagonal utama , biasanya diberi simbol D.

  ≠

  Contoh II.B.2 :

  1    

  D =

  3    

  2  

  c. Matriks identitas, ialah suatu matriks persegi dimana elemen – elemennya mempunyai nilai 1 pada diagonal utama dan 0 pada tempat

  • – tempat lain di luar diagonal utama. Contoh II.B.3 :

  1    

  E =

  1    1   

  d. Matriks skalar, ialah suatu bilangan konstan. Jika k suatu bilangan konstan, maka hasil kali k.I dinamakan matriks skalar.

  Contoh II.B.4 :     

  a a a a a a A

  berukuran ( m n × ) maka

  T

  matriks A

  a berukuran ( n m × ) maka transpose dari A adalah

  g. Matriks Transpose Misal A = ] [ ij

  a a a a a a A

  = 33 32 31 22 21 11

      

  Contoh II.B.6 :     

  A a = disebut matriks segi tiga bawah jika = ij a untuk < . j i

  f. Matriks segi tiga bawah, ialah matriks persegi dimana elemen – elemen yang terletak di atas diagonal utama semuanya nol, atau matriks ] [ ij

  = 33 23 22 13 12 11

      

      

  Contoh II.B.5:     

  A a = disebut matriks segi tiga atas jika = ij a untuk j i > .

  e. Matriks segi tiga atas, ialah matriks persegi dimana elemen – elemen yang terletak di bawah diagonal utama semuanya nol, atau matriks ] [ ij

  1 .

  1

  1

  I k

  k k k k

  =

      

  =     

  A T = ] [ ji a .

  • + B

  − − =

  Contoh II.B.8 :     

      

  − − =

  5

  1

  3

  1

  6

  2

  3

  2

  1 A maka,

       

     

  5

  h. Matriks Simetris, ialah matriks yang transposenya sama dengan dirinya sendiri, dengan perkataan lain bila T

  1

  3

  1

  6

  2

  3

  2

  1 T A

  i. Matriks Orthogonal

  Definisi II.B.2 ( Howard, 1985 : 216 )

  Matriks A adalah sebuah matriks persegi n n × dengan sifat

  I A A AA T T

  = = atau 1

  −

  A A = atau ji ij = a a

  T A T

  Contoh II.B.7 :     

  3

      

  =

  6

  5

  4

  3

  2

  1 A maka   

    

  =

  6

  4

  2

  5

  1 T

  T = B

  A

  Beberapa sifat matriks transpose :

  a. ( A + B )

  T = A

  T

  T

  b. (A

  T )

  T = A c.

  λ ( A

  T ) = (

  λ

  A) T

  d. ( AB )

  = A A T dikatakan matriks orthogonal. Contoh II.B.9 : −

  1  

  A =

    −

  1  

  −

  1 T   maka

  A =

    −

  1  

  1

  1

  1 T       − − sehingga AA = =

  I

  =      

  1

  1

  1 − −

        1.

   Rank Matriks Definisi II.C.2 ( Howard , 1985 : 174 )

  Dimensi ruang baris dan ruang kolom dari sebuah matriks A dinamakan rank dari A, ditulis rank(A) Contoh II.B.10 :

  1 2 −

  1    

  Diberikan matriks A =

  2 6 − 3 −

  3   

  3 10 − 6 − 5    dengan serangkaian operasi baris elementer ( OBE ), dapat ditentukan rank(A), yaitu :

  1 2 −

  1

  1 2 −

  1        

  A =

  2 6 − 3 − 3 b2

2 b A =

1 2 − 3 −

  1     

  3 10 − 6 − 5  b3

3 b

1 4 − 6 − 5  b3 2 b 2    

  1 2 −

  1    

  A =

  2 − 3 −

  1  

     

  Dari langkah tersebut, terlihat bahwa banyaknya baris yang taknol pada matriks terakhir adalah 2, maka rank(A) = 2

  Definisi II.B.3

  b. Diberikan matriks   

  5

  1

  14

  2

  − − =

    

  1 B dengan menggunakan operasi baris elementer, didapat :   

  5

  1

  4

  6

  2

  =

    

  A ( rank(A) = n ), maka matriks A mempunyai rank kolom penuh.

  Diberikan matriks A berukuran n m × , matriks A dikatakan mempunyai rank kolom penuh ( full column rank ) jika rank(A) = n dan mempunyai rank baris penuh ( full row rank ) jika rank(A) = m Contoh II.B.11 :

  1 A rank(A) = 2 dan rank(A) sesuai dengan banyaknya kolom pada matriks

  2

  2

  − =

      

  1 A dengan menggunakan operasi baris elementer, didapat :     

  2

  3

  4

  5

  6

  =

      

  a. Diberikan matriks     

  1 B rank(B) = 2 dan rank(B) sesuai dengan banyaknya baris pada matriks B ( rank(B) = m ), maka matriks B mempunyai rank baris penuh.

2. Operasi matriks a. Operasi Penjumlahan

  Definisi II.B.4 ( Howard, 1985 : 27 )

  Jika A dan B adalah sebarang dua matriks yang ukurannya sama, maka jumlah A + B adalah matriks yang didapatkan dengan menambahkan bersama – sama entri yang bersangkutan di dalam kedua matriks tersebut. Matriks – matriks yang ukurannya berbeda tidak dapat dijumlahkan. Contoh II.C.12 : Diberikan matriks :

  5 3 −

  2

  6

  2      

  A = B = C =

       

  2

  1 4 − 3 −

  8       maka

  3

  9  

  A B = +

    6 −

  2   sedangkan A + C dan B + C tidak didefinisikan karena matriks C ukurannya berbeda dengan matriks A dan matriks B.

b. Operasi Perkalian Definisi II.B.5 ( Howard, 1985 : 28 )

  Jika A adalah sebuah matriks m × dan B adalah matriks r r × , n maka hasil kali AB adalah matriks m × n yang entri – entrinya ditentukan sebagai berikut. Untuk mencari entri di dalam baris i dan kolom j dari AB, maka pilihlah baris i dari matriks A dan kolom j dari matriks B. Kalikanlah entri – entri yang bersangkutan dari baris dan kolom tersebut bersama – sama dan kemudian tambahkanlah hasil perkalian yang dihasilkan.

  Contoh II.B.13 : Diberikan matriks :

  4

  1

  4

  3  

  1

  2

  4  

   

  A = B = −

  1

  3

  1  

   

  2

  6  

   

  2

  7

  5

  2   maka

  12

  27

  30

  13  

  AB =

    8 −

  4

  26

  12  

  Sifat II.B.1 ( Howard, 1985 : 33 )

  Secara umum perkalian matriks tidak bersifat komutatif, yaitu tidak selalu berlaku AB = BA Contoh II.B.14 :

  2

  4

  6

  1 −   

  Diberikan matriks A = dan matriks B =    

  3

  1

  4

  1     dengan mengalikannya maka akan memberikan :

  4

  2  

  AB =

   

  22

  4  

  9

  25 −

   

  BA =

   

  5

  17 −

    jadi ABBA

  10). ( ) lC kC C l k + = +

  2

  C kC kB B k − = −

  ( ) kC kB C B k + = + 9). ( )

  ( Sifat distributif ) 5). ( ) CA BA A C B + = + ( Sifat distributif ) 6). ( ) AC AB C B A − = − 7). ( ) CA BA A C B − = − 8).

  ( ) AC AB C B A

  1). A B B A + = + ( Sifat komutatif pada penjumlahan ) 2). ( ) ( ) C B A C B A + + = + + ( Sifat asosiatif pada penjumlahan ) 3). ( ) ( ) C AB BC A = ( Sifat asosiatif pada perkalian ) 4).

  2 A dengan k = 2 Penjumlahan dua matriks, perkalian skalar dan perkalian dua matriks, memenuhi sifat sebagai berikut :

  2

  3

  2

  1

  4

  6

  4

  8

  Definisi II.B.6 ( Howard, 1985 : 27 )

  − =

    

    

  − =

    

  3 A maka   

  2

  1

  4

  − =

    

    

  Jika A adalah suatu matriks dan k adalah suatu skalar, maka hasil kali ( product ) kA adalah matriks yang diperoleh dengan mengalikan masing – masing entri dari A oleh k. Contoh II.B.15 : Diberikan

  • = +

  11). ( kl ) C = kClC 12). ( ) kl C = k ( ) lC 13). k ( ) ( ) BC = kB C = B (kC )

   k, l adalah skalar C.

   Fungsi Determinan Definisi II.C.1 ( Howard, 1985: 67 )

  Diberikan A adalah matriks persegi n × n . Fungsi determinan dinyatakan oleh det( A ), dan det( A ) didefinisikan sebagai jumlah semua hasil kali elementer bertanda dari A. Jumlah det( A ) dinamakan determinan A. Contoh II.C.1 :

  a a

    11 12 det = a aa a 11 22 12 21  

  a a 21 22

    Selanjutnya akan diperlihatkan hubungan dari invers matriks dengan determinan matriks.

  Definisi II.C.2 ( Howard, 1985 : 83 )

  Jika A adalah matriks persegi, maka minor entri a dinyatakan oleh M ij ij dan didefinisikan sebagai determinan submatriks A setelah baris ke i dan i j + kolom ke j dihilangkan dari A. Bilangan ( ) −1 M dinyatakan oleh C dan ij ij dinamakan kofaktor entri a . ij Contoh II.C.2 :

  3

  1

  4  −   

  Diberikan A

  2

  5

  6 =   

  1

  4 8    Minor entri a adalah : 11

  3 1 −

  4  

  5

  6    

  M = 11

  2

  5 6 = =

  16    

  4

  8    

  1

  4

  8  

  Kofaktor a adalah : 11 1 1

  • C = ( )
  • 11

      1 M = M = 11 11

      16 Demikian juga, minor entri a adalah : 32

      3 1 −

      4  

      3

      4  − 

       

      M = 32

      2

      5 6 = =

      26  

       

      2

      6  

      

      1

      4 8   

      Kofaktor a adalah : 32 3 2

    • C = ( ) −
    • 32

        1 M = − M = − 32 32

        26 Determinan dari matriks A dapat dihitung dengan mengalikan entri – entri dalam baris pertama A dengan kofaktor – kofaktornya dan menambahkan hasil kalinya. Metode menghitung det( A ) ini dinamakan ekspansi kofaktor sepanjang baris pertama A.

        Contoh II.C.3 :

        3

        1    

        Diberikan matriks

        A = − 2 −

        4

        3    

        5 4 −

        2  

        maka −

        4 3 −

        2 3 − 2 −

        4 3 − 1 + det ( ) A = 4 −

        2 5 −

        2

        5

        4

      • − − − =

        6

             

           

        − −

        16

        10

        12

        16

        2

        4

        16

        12

        2

        dan adjoint A adalah adj ( )     

            

        − − =

        16

        16

        16

        10

        2

        6

        12

        4

        3 A Sehingga matriks kofaktor A adalah :

        1

        ( ) ( )

        ..... ..... ..... ..... ..... .....

        1

        11

        1

        4

        3 − =

        Definisi II.C.3 (Howard, 1985:88)

        Jika A adalah sebarang matriks n n × dan C ij adalah kofaktor a ij , maka martiks

             

              nn n n n n

        C C C C C C C C C .....

        2 1 2 22 21 1 12 11 Dinamakan matriks kofaktor A. Transpose matriks ini dinamakan adjoint dari A

        1

        dan dinyatakan dengan adj

        ( ) A .

        Contoh II.C.4 : Diberikan

            

            

        − −

        =

        4

        2

        3

        6

        12 A

      D. Invers Matriks Definisi II.D.1 ( Howard , 1985 : 38 )

        Jika A adalah matriks persegi, dan jika dapat dicari matriks B sehingga

        AB = BA = I , maka A dikatakan dapat dibalik ( invertible ) dan B dinamakan invers ( inverse ) dari A.

        Teorema II.D.1 ( Howard, 1985 : 39 ) Jika B dan C keduanya adalah invers dari matriks A, maka B = C.

        Bukti : Karena B adalah invers A, maka BA = . Dengan mengalikan kedua ruas dari

        I

        sebelah kanan dengan C maka akan memberikan ( ) BA C =

        IC = C . Tetapi BA C B AC BI B , sehingga B = C

        ( ) = ( ) = =

        Metode / cara mencari invers matriks :

        1. Metode Adjoint Langkah – langkahnya adalah :

        a. Menentukan nilai determinan dari matriks

        b. Menentukan adjoint matriks

        c. Mengalikan Adjoint matriks dengan kebalikan determinan 1

        1

        − A = ⋅ adj ( ) A

        det ( ) A Contoh II.D.1 :

        1    

        2

        3

        5 Diberikan matriks C =   

        4

        1 3   

        4    

        14 3 −

        5 Adj (C) =    − 10 −

        1 3   

        det ( ) C = 4

        4

        1        

      • 1

        1

        14 3 −

        5 7 /

        2 3 / 4 − 5 /

        4 Jadi C = =    

        4  − 10 −

        1 3   − 5 / 2 − 1 /

        4 3 / 4     

        2. Metode Transformasi Elementer baris Diberikan A , dan A merupakan matriks non singular ( det ( ) A ≠ ) n × n 1

        −

        maka A

        IA

        I [ ]

        [ ]

        Contoh II.D.2 :

        1

        1  

        Diberikan matriks A=  

        4

        3  

        

        1

        1 1 

        

        1

        1 1  A I =

         

        [ ]  

        1

        1

        1

        bb − −

        1

        4

        3

        1 2 1

        4 b 2

           

        4

        4

        4  

        1

        1 1  b b1 +  2 1 −

        3 1     

        − 1 −

        4 1 − 1 −

        4 1 − b 2    

         1 −

        3 1  1

        −

        =

        I A [ ]

         

        1 4 −

        1  

        −

        3

        1  

        − 1 Jadi A =

          4 −

        1  

      E. Kombinasi Linier

        Definisi II.E.1 ( Howard, 1985 : 148 )

        Sebuah vektor w dinamakan kombinasi linier dari vektor – vektor r

        ,....... v v v , 2 1

        jika vektor tersebut dapat diungkapkan dalam bentuk : r r + v k v k v k w + + = ....... 2 2 1 1 dimana r

        ,......., k k k , 2 1 adalah skalar.

        Contoh II.E.1: Diambil vektor ) 1 ,

        2 , 1 ( 1 − = v dan ) 2 , 4 , 6 ( 2 = v didalam 3 R , akan dinyatakan bahwa )

        7 , 2 , = 9 ( w adalah kombinasi linier dari 1

        v dan 2 v .

        Supaya w merupakan kombinasi linier dari 1

        v dan 2 v , maka harus ada skalar 1 k dan 2 k sehingga 2 2 1 1

      • v k v k w =

        ( ) ( ) ( )

      2 ,

      4 ,

        2

        k k k k k k

        = + = +

        6 2 1 2 1 2 1 = + −

        9

        2

        4

        2

        7

        6 1 , 2 ,

        2 , 9 k k k k k k + − + + = artinya

        4 2 , 6 7 ,

        2 ,

        ( ) ( ) 2 1 2 1 2 1

        atau

        diperoleh

        1 7 , 2 ,

        9 2 1 + k k − = atau dapat dituliskan :

        9

        1

        6    

        k

         1      2 =

        2

        4  

           

        k 2

              7 −

        1

        2     dengan menyelesaikan persamaan diatas diperoleh k = − 1 3 , k = 2

        2

        3 v 2 v = − 1 2 F.

      • Jadi w

         Dekomposisi Nilai Singular

        Sebelum dekomposisi nilai singular, terlebih dahulu dibahas mengenai nilai eigen dan vektor eigen. Berikut ini definisi dari vektor eigen dan nilai eigen.

        Definisi II.F.1 ( Howard, 1985 : 279 ) n

        Jika A adalah matriks persegi n × n , maka vektor tak nol x didalam R dinamakan vektor eigen dari A jika Ax adalah kelipatan skalar dari x, yaitu λ λ . Skalar λ dinamakan nilai eigen dari A dan x

        Ax = x untuk suatu skalar

        λ dikatakan vektor eigen yang bersesuaian dengan λ

        Mencari nilai eigen : menyelesaikan persamaan karakteristik det ( AI ) = sehingga didapat akar – akar persamaannya.

        Mencari vektor eigen : menentukan basis untuk ruang solusi ( A

        I ) x =

        λ untuk λ yang bersesuaian.

        Contoh II.F.1 :

        4

        2  

        A =

          3 −

        1   Persamaan karakteristiknya : 

        4 2   4 − λ 2     

        λI λ λ det − = det = ( 4 − )( − 1 − ) − 6 =

            

           3 − 1 3 − 1 − λ

               

        (

        4 − λ )( − 1 − λ ) − 2 6 = λ λ λ

        ⇒ − + 4 − − 2 4 − 6 = λ 3 λ

        10 ⇒ − − =

        λ

        2 ⇒ ( − )( ) = ⇒ λ = 1 5 λ = − 2

      • 5 λ

        2 Nilai eigennya adalah λ

        5 dan λ

        

      2

      1 = = − 2 x

          Vektor eigen yang bersesuaian dengan λ = 1 5 , misalkan v = 1

         

        y

          4 − 5 2 x

        1 2 x            

        = ⇒ =             3 −

        1 − 5 y 3 − 6 y            

        Sehingga –x + 2y = 0 atau -x + 2y = 0 α

        3x – 6y = 0 x = 2y, misal y = α

        2

        2    

        α maka v = = 1    

        α

        1    

        2  

        Jadi vektor merupakan vektor eigen yang bersesuaian dengan nilai eigen  

        1  

        λ = 1

        5

        4

        2

        2

        10

        2        

        = =

        5         3 −

        1

        1

        5

        1        

        Definisi II.F.2 ( NN, 2007 : 6 )

        Diberikan matriks A , dengan rank(A) = r, nilai eigen dari matriks m n T × adalah :

        A A

        λ ≥ λ ≥ ..... ≥ λ > λ = ......... = λ = 1 2 r r 1 n

      dengan σ = λ , dan i = 1, 2, 3,......,n disebut nilai singular dari matriks A. i i Contoh II.G.2 :

        1    

        Tentukan nilai singular dari matriks A =    

        1

        1  

        2

        1 T  

        A A =

         

        1

        1  

        3

        5  

         T  ±

        Nilai eigen dari A A adalah , sehingga nilai singular dari A adalah  

        2  

      • 3

        5 3 −

        5 dan

        2

        2 Definisi II.F.3 ( NN, 2007 : 11 ) Diberikan A matriks berukuran σ dikatakan nilai

        

      m × , bilangan positif n

      m n

        singular matriks A jika ada vektor tak nol uR dan vR , sedemikian sehingga T σ

        Av = u dan A u = σ v

        Dari pengertian nilai eigen dan nilai singular matriks A, dapat dinyatakan 2 T hubungan bahwa jika A A maka λ merupakan nilai λ nilai eigen matriks singular matriks A.

        Definisi II.F.4 ( Howard, 1985 : 193 )

        Sebuah himpunan dari vektor – vektor di dalam sebuah ruang perkalian dalam dinamakan himpunan orthogonal jika semua pasangan vektor – vektor yang berbeda di dalam himpunan tersebut orthogonal. Sebuah himpunan dimana setiap vektor mempunyai norm / jarak sama dengan 1

        orthogonal dinamakan ortonormal.

        Teorema II.F.1 ( Datta dalam Ariyanti, 2008 : 2 )

        Jika diberikan A matriks berukuran m × n dengan rank r, maka terdapat T matriks orthogonal U dan m n m n V sedemikian sehingga A = USV dengan S

        × ×

        adalah matriks m × dengan bentuk n σ σ σ

        S = diag ( ) ∑ , = diag ( , ,......., , ,......., ) 1 2 r

        σ σ σ Dengan , ,......, adalah nilai – nilai singular dari A. 1 2 r

        Bukti : T T

        Dapat ditunjukan bahwa A A dan AA adalah matriks simetri. Oleh karena itu nilai eigen tak nolnya adalah positif dan sama serta akar positif dari nilai eigen didefinisikan sebagai nilai singular matriks A. Diberikan :

        V = v v v .... v v .... v [ ] 1 2 3 r r 1 n

      • +

        adalah matriks n × n yang kolomnya adalah vektor – vektor orthonormal. Misalkan rank(A) = r, bisa diasumsikan r kolom pertama dari V adalah vektor T T
      • 2 σ eigen yang bersesuaian dengan nilai eigen dari A A , yaitu A Av = v , i i i untuk i = 1, 2, 3, ...., r. Sisanya, n – r kolom dalam V adalah vektor – vektor T eigen dari A A berkorespondensi dengan nilai eigen nolnya. Karena kolom dari V orthonormal, maka V matriks yang orthogonal. Dari sini terbentuk matriks V dengan elemen – elemen yang terdefinisi.

          Selanjutnya didefinisikan U sebagai berikut : untuk i = 1, 2,.....,r dibentuk

          u = ( ) i i i 1 σ Av dimana himpunan { u , u ,....., u } adalah orthonormal. Sebanyak r vektor 1 2 r orthonormal ini membentuk r kolom pertama dari U.

        • =
        • .... ....

          2

          V Kemudian matriks U dibentuk dari vektor eigen i i i Av u 1

          v v

          2 2 1

          2

          2

          2

          2

          = σ

          2

          2

          = =

              −

              

          [ ]

          Sehingga dapat dibentuk matriks orthogonal V :

          −

          , yaitu      

          2

          =

          2 2

          6

          6

          6

          6

          6

          6

                

               

                

          u , dan

          2 1

          2

          2

          2

          − =

          2 2 v , himpunan vektor – vektor eigen tersebut orthonormal.

          2

          Selanjutnya diperlihatkan :

          σ σ σ σ

          1

          1

          =

             

               

          σ σ Contoh II.F.3 : Tentukan dekomposisi nilai singular matriks

          1 1 1 1 1 1 1 1

          1 A

          .... ....

          .... .... .... ....

          = = = = =

          U u u Av Av Av Av U T r r r T r r r T n r r T

          [ ] S e e U u u U

          [ ] [ ] [ ]

          [ ] n r r T T A v v v v U AV U .... .... 1 1

          1

            

          2

          2

          =

              

              

          v dan

          2 1

          2

          2

          =

            

              −

          1 2 1 = = λ λ , masing – masing berkorespondensi dengan vektor eigen     

          2 A A T , nilai eigen dari matriks ini adalah 3 ,

          1

          1

          2

          =

          u

        1 A

          2

          1

          1

          1

          2

          6

          6

          2

          V G.

          6

          6

          2

          2

          6

          6

          U S T

           Pseudoinvers ( Invers semu suatu matriks n m A

          

        3

          ( )

          A

          , terdapat dengan tunggal matriks

          A ×

          Untuk sebuah matriks n m

          Teorema II.G.1

          = AA AA T

          = 4.

          × ) Definisi II.G.1 ( Boullion dan Odell, 1971 : 41 )

          ( ) A A A A T

          2. A A AA =

          = A AA A

          × m n dikatakan sebagai pseudoinvers dari matriks A jika dan hanya jika A

          berukuran

          × , sebuah matriks n m

          Diberikan matriks A berukuran

          1

          2

          sehingga bentuk matriks orthogonal U adalah :

          6

          2 2 1 U u u Matriks singular

          6

          6

          2

          2

          6

          2

            

          2

          6

          6

          − = =

                

                

          [ ]

            

          =

          2

          =

          2

          2

          2

          2

          2

          2

             

          3

          − =      

               

                   

             

             −

               

          1 S Dekomposisi nilai singular :

        • A
        • >+ memenuhi sifat – sifat berikut
        • 3.
        • ×m n

          Bukti :

          Akan dibuktikan sifat ketunggalan dari invers semu suatu matriks # Misal A adalah sebarang matriks yang memenuhi sifat 1 sampai sifat sampai 4 pada Definisi II.G.1 Dari Definisi II.G.1.2 # #

        • AA = AA A A
        • #

          ( )

          Dari persamaan ini, dan karena matriks – matriks AA dan AA simetri, menurut Definisi II.G.1.4 # # # # # # T T T T

          AA AA AA AA AA AA AA AA AA A A = AA

          = = = = =

          

        ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )

        • + # Dengan cara yang sama, A A = A A .

          # # +

          Dengan mengalikan AA = AA dari kiri dengan A dan menurut Definisi

          II.G.1.1 maka diperoleh

          # + # # # + # A AA = A AA atau A = A AA .

        • + + #

          Selanjutnya, dengan mengalikan A A = A A dari kanan dengan A diperoleh

        • + + + + # A A A = A AA = A .
        • + # +

          Hal ini membuktikan, A = A , artinya A tunggal Selanjutnya, dibuktikan eksistensi matriks invers semu dari A.

          Menurut Teorema II.F.1, untuk setiap matriks A terdapat matriks-matriks m × n

          T

          orhogonal U, V dan matriks S sedemikian sehingga A = USV dengan σ σ σ

          S = diag ( ) ∑ , = diag ( , ,......., , ,......., ) 1 2 r didefinisikan : 1 1 1

        • − − −

          σ σ σ

          S = diag ∑ , = diag , ,......., , ,......., 1 2 r ( ) ( )

        • + + T + T Akibatnya, A = (USV ) = VS U .

          T +

          Dibuktikan, VS U memenuhi keempat sifat pada Definisi II.G.1 Sifat –sifat :

        • + + T T + T T + T + +

          1. A AA = VS U AVS U = VS U USV

          VS U

        • + + + T + T

           = VS SS U = VS U = A

        • + + T + T T T

          2. AA A = AVS U A = USV

          VS U USV T T +

        • = USS SV = USV = A ; dengan mengingat sifat SS .
        • + T + T T + T + +

          3. Dengan menggunakan (S S ) = S S dan A A = VS U USV = VS SV ,

        • + T + T + T T T T

          (A A ) = (VS U USV ) = (VS SV )

        • + + T T T +

          = V(S S)

          V = VS SV = A A

        • + + + + T T

          4. Dengan menggunakan (SS ) = SS dan AA = USS U

          T + T T T + + T T

          (AA ) = (USV

          VS U ) = (USS U ) T T + T + +

          = U(SS ) U = USS U = AA

        • + Matriks A ini disebut p-invers dari A, yang merupakan singkatan dari pseudo-inverse dan diartikan sebagai invers semu dari A.
        • -1

          adalah invers semu kanan dari C.

        • -1

          Bukti :

          T )

          T (CC

          Lemma II.G.1 Diberikan C matriks atas bilangan real.

          1. Jika C matriks dengan rank baris penuh ( jika m < n dan rank (C) = m), T