BAB I - Matriks dan Vektor

BAB I VEKTOR DAN MATRIKS

  Kompetensi Vektor dan Matriks Mahasiswa mampu: 1.

  Memberikan contoh macam-macam vektor dan Matriks

2. Mengoperasikan jumlahan, pengurangan

  dan perkalian vektor ataupun matriks Pengantar

Untuk mengawali belajar Aljabar Linear dan Matriks

perlu diingat kembali pengertian dari vektor serta

matriks, macam-macam vektor serta matriks

kemudian melakukan operasi aljabar atas vektor dan

matriks. Vektor dan matriks melandasi dalam belajar

Aljabar, karena permasalahan-permasalah yang ada

dibawa dulu dalam bentuk vektor atau matriks,

kemudian diselesaikan secara aljabar, misalnya

dipakai untuk menyelesaikan Sistem Persamaan

Linear, Transformasi Linear.

  PENDAHULUAN

  

   

  

   Tidak secara lengkap terdefinisi sampai besar dan arahnya ditentukan

  • Contoh :

  pergerakan angin  menunjukkan laju dan arah 

  

Laju angin dan arah angin membentuk

besaran vektor yang disebut : KECEPATAN

   Vektor dapat disajikan secara geometris

sebagai ruas garis berarah atau panah

   Ekor panah disebut ttk pangkal

   Arah panah menentukan arah vektor

   Panjang panah menentukan arah vektor

   Ujung panah disebut ttk ujung

   Maka vektor v = V = AB

VEKTOR EKUIVALEN

   Vektor-vektor yang panjang dan arahnya sama v = w = z

OPERASI VEKTOR

  

VEKTOR NOL

  • Vektor yang panjangnya nol
  • Dinyatakan dengan O

  

PENJUMLAHAN VEKTOR

  • +

VEKTOR NEGATIF

  

Adalah vektor yang besarnya sama

tetapi arahnya terbalik/berlawanan

PENGURANGAN VEKTOR

   Jika v dan w adalah 2 vektor sebarang, maka selisih w dari v didefinisikan sebagai : v – w = v + (-w)

  • -

PERKALIAN VEKTOR

   Jika v adalah suatu vektor tak nol dan k adalah suatu bilangan real tak nol (skalar), maka hasil kali kv didefinisikan sebagai vektor yang panjangnya (k*panjang v)dan yang arahnya sama dengan arah v jika k>0 dan berlawanan arah dengan v jika k< 0

MACAM-MACAM VEKTOR

   Vektor adalah larik berdimensi satu

   Vektor a dengan cacah n elemen ditulis : biasa disebut vektor kolom atau vektor saja dengan notasi ditulis: a = (a

  i

  )        

         

   n a a a a

  . .

  2

  1

MACAM-MACAM VEKTOR

  

VEKTOR NOL

  • adalah vektor dengan semua elemennya bernilai nol

  

         

         

   .

  . a        

VEKTOR BASIS

  • adalah vektor dengan anggota ke I bernilai 1 dan elemen lainnya bernilai nol

         

  

  1

  2 e

SIFAT OPERASI VEKTOR

  

Jika u, v, dan w adalah vektor-vektor dalam

ruang berdimensi 2 atau 3 dan k serta l adalah skalar, maka hubungan berikut ini berlaku :

  • u + v = v + u
  • (u + v) + w = u + (v + w)
  • u + 0 = 0 + u = u
  • U + (-u) = 0
  • k (lu) = (kl) u
  • K (u+v) = ku + kv
  • (k + l)u = ku + lu
  • 1.u = u

NORMA SUATU VEKTOR

  

Panjang suatu vektor u sering disebut sebagai Norma u dan

dinyatakan dengan ||u||

  

2

  2 u u u

   

  

1

  2 

  

Jika P1(x1,y1,z1) dan P2(x2,y2,z2) adalah 2 titik di dlm ruang

berdimensi 3 maka jarak d antara kedua titik tersebut adalah

norma vektor karena P P 1 2 P P ( x x , y y , z z )

     

  1

  2

  2

  1

  2

  1

  2

  1 maka

  2

  2

  2 d x x y y z z

       

  2

  1

  2

  1

  2

  1      

HASIL KALI TITIK

   Jika u, v, dan w adalah vektor-vektor dalam ruang berdimensi 2 atau 3 dan θ adalah sudut

antara u dan v, maka hasil kali titik atau hasil

kali dalam Euclidean u.v didefinisikan sebagai : u v cos jika u dan v

      u . v

    jika u dan v

     atau u . v u v u v

   

  1

  1

  2

  2

MENCARI SUDUT ANTAR

  v u v u . . cos  

  VEKTOR

Jika u dan v adalah vektor-vektor tak nol dan adalah sudut

antara kedua vektor tersebut, maka

  • Θ lancip jika dan hanya jika u.v > 0
  • Θ tumpul jika dan hanya jika u.v < 0
  • Θ =π/2 jika dan hanya jika u.v = 0

  

MATRIKS

  

  

Kompetensi

Mahasiswa mampu:

  • Mendefinisikan matriks
  • Memberikan contoh macam-macam matriks
  • Mengoperasikan jumlahan, pengurangan dan perkalian matriks.

  

Pengantar

  • Mengawali belajar aljabar linear dan matriks perlu diingatkan kembali pengertian matriks, macam-macam matriks, serta operasi aljabar atas matriks. Hal ini karena persoalan nantinya dibawa kedalam bentuk matriks, kemudian bagaimana menyelesaikannya.

  MATRIKS

  • Adalah larik berdimensi dua (karena mempunyai baris dan kolom)
  • Susunan elemen- elemen yg disusun menurut baris & kolom serta merupakan satu kesatuan.

         

         

   mn m m n n a a a a a a a a a A

  2

  1

  2

  22

  21

  1

  12

  11 . . . . .

  . . . . . . . . .

  ) ( ij n x m a A

  Baris=m Kolom=n

  • Matriks Nol
    • – Adalah matriks dengan semua elemennya bernilai nol.
    • – O=(0)

  • Matriks Bujur Sangkar

  2

  4

  • – Adalah suatu matriks dimana cacah baris dan cacah kolomnya sama
  • – A = ( aij ) dengan i = 1, 2, 3, . . . n

    j = 1, 2, 3, . . . n

  • Matriks Persegi Panjang

  3

  1

  3

  2

     

    

  A      

  . . . . . . . . .

   . . . . .

         

         

  MACAM-MACAM MATRIKS

  1 A

  • – Adalah matriks dengan cacah baris dan cacah kolom tidak sama.
  • – A = (aij) dengan i = 1, 2, . . n j = 1, 2, . . m

  2

  8

  3

  5

    

       

  1 A      

  2

  3

  1

  3

  4

  1

  2

  3

  

     

       

  MACAM-MACAM MATRIKS

  • Matriks Diagonal
    • – Adalah matriks bujur sangkar dengan elemen- elemen pada diagonal utama bernilai real dan elemen-elemen lainnya bernilai nol
    • – A = ( aij ) dengan aij = 0 untuk i ≠ j aij = real untuk i = j

  1 A

  • Matriks Satuan (identitas)
    • – Adalah matriks bujursangkar dengan elemen-elemen pada diagonal utama bernilai 1 dan elemen lainnya bernilai nol
    • – A = ( aij ) dengan aij = 1 untuk i = j aij = 0 untuk i ≠ j

  • Matriks Segitiga Atas
    • – Adalah matriks bujur sangkar dengan elemen-elemen dibawah diagonal utama nol dan elemen-elemen lainnya bernilai real
    • – A = ( aij ), dengan aij = 0 untuk i > j aij =  untuk i ≤ j,  ε Real

  5

  10

  2

  5

  8

  1

  6

  3

  4

  

  MACAM-MACAM MATRIKS

    

       

       

  1 A

  1

  1

  

     

       

  1 A MACAM-MACAM MATRIKS

  • Matriks Transpose

  1

  3    

  • – Adalah matriks dimana susunan

  A

  6

  5

  6   elemen-elemen berkebalikan

  

  3

  10 8   

  1

  6

  3  

  antara posisi baris dan kolom T

   

  A

  5

  10 T 

  =(aji)

  • – A=(aij); A

   

  3

  6

  8    

  • Matriks Simetris
    • – Adalah matriks dimana susunan

  1

  3

  4  

  elemen-elemen antara matrik

   

  5

  6

  7

  dengan transpose nya sama

   

  A

  

  3

  6

  8

  9  

  1

  3

  4  

  T ; maka A adalah matriks

  • – A=A

     

  4

  7

  9

  10 t

  5

  6

  7  

   

  A

  

  simetris

  3

  6

  8

  9    

  4

  7

  9

  10   OPERASI ALJABAR ATAS MATRIKS

  PERKALIAN DENGAN SKALAR K = 2

1 A

    

  2 =

  2

  4

  6

  12

   

     

  1

  6

     

  3

  6

   

  k A    

  2

  3

  2

  

PENJUMLAHAN

MATRIKS

  2

  2

  4

1 A = B =

  A + B

  3

  6

  3

  6 =

  3 + + =

  6

  12

  6

  

PENGURANGAN

MATRIKS

  2

  2

  4

1 A = B =

  A - B

  3

  6

  3

  6

  • - -1

  = -2 = -

PERKALIAN MATRIKS

  

 

A B C

m x n n x k m x k

  • A=(aij) dengan i=1,2,3,…,m dan j=1,2,3,…,n
  • B=(bjk) dengan j=1,2,3,…,n dan k=1,2,3,…,p Maka : A x B = (aij) x (bjk)

PERKALIAN MATRIKS

  4 -4

  

3

  1

  2

  3

  4

  5 x x x x x x x x x + + + + + + = = =

  

13

  

8

  

14

  1

  2

  4 x + x + x =

  1

  1

  2

  3

  4

  5

  1

  2

  1

  2

  

16

x + x + x =

  1

  3

  1

  5

  1

  2 A B

  2

  4

  1

  2

  1 = = A x B = -4

  4 x + x + x =

  

9

  3

  2

  5

  2

  4

  1

  3

  5

  2

  4

  1

  2

  1

  1 -4

  

Program MATLAB (1)

>> a=[ 2 4 3 6; -12 9 -32 50; 1 4 8 12; 10 3 9 -12] % membentuk matriks a = 2 4 3 6

  • 12 9 -32 50 1 4 8 12 10 3 9 -12 >> b=diag(a) % Membentuk matriks diagonal dari matriks a b =

  2

  9

  8

  • 12

  Program MATLAB (2) >> I=eye(4) % Membentuk matriks satuan berukuran 4 I = 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 >> c=triu(a) % Membentuk matriks segitiga atas dari a c = 2 4 3 6 0 9 -32 50 0 0 8 12 0 0 0 -12

  

Program MATLAB (3)

>> d=tril(a) % Membentuk matriks segitiga bawah dari matriks a d = 2 0 0 0

  • 12 9 0 0 1 4 8 0 10 3 9 -12 >> e=a' % Membentuk transpose matriks e = 2 -12 1 10 4 9 4 3 3 -32 8 9 6 50 12 -12

  

Program MATLAB (4)

>> f=a+e % Mencari jumlahan matriks f = 4 -8 4 16

  • 8 18 -28 53 4 -28 16 21 16 53 21 -24

  

Program MATLAB (5)

>> g=a*f % Mencari perkalian matriks g = 84 290 70 163 552 3804 238 -1587 196 476 272 108

  • 140 -914 -152 796 >> j=inv(a) % Mencari invers matriks j =
  • 0.8878 0.1113 0.3557 0.3756 1.2050 -0.0991 -0.4995 -0.3100 0.0783 -0.0312 0.0344 -0.0566
  • 0.3799 0.0446 0.1973 0.1097

  

Rangkuman

  • Dua buah matriks dapat di jumlahkan atau dikurangkan jika matriks tersebut mempunyai ukuran sama.
  • Matriks A dapat dikalikan dengan matriks B, jika

    jumlah kolom matriks A = dengan jumlah baris matriks

    B • Jumlahan matriks berlaku hukum komutatif
  • Perkalian dua buah matriks belum tentu hukum komutatif berlaku.
  • Operasi pembagian dalam matriks tidak ada definisi

  1. Tulislah contoh matriks persegi panjang berukuran 5 x 3

  

Soal-soal (1)

  2. Jika diketahui matriks bujur sangkar

berukuran 5, berilah contoh matriks sbb:

  • – Matriks bujur sangkar
  • – Matriks diagonal
  • – Matriks segitiga atas dan matriks segitiga bawah

3. Berilah dua buah contoh matriks simetris

  Soal-soal (2)

  8

  2

  3

  2

  1

  7

  4

  3

  2

  6

  1

  

    

       

  1      

  3

  4. Jika diketahui A = ; B = Hitunglah: A + B

  7

  10

  5

  9

  2

  6

  6

  4

  

   

       

       

  T – A; AB; BA.

  T ; B

  1