Kalkulus I

BAB

I

SISTET{ BILANGAN

l.l

RIIL

Sistem Bilangan Riil

Semesta pembicaraan dalam matakuliah Kalkulus

ini adalah Himpunan bilangan

riil. Himpunan Bilangan Riil merupakan sekumpulan bilangan Rasional dan lrrasional.
Secara lengkap dapat dilihat dari bagan

berikut:


R:

Himpunan Bilangan Riil

0:

Himpunan Bil. Rasional

,Y: Himp. Bil. Asli

Gb. l. I Diagram Venn Himpunan Bilangan Riil

,V:

Hirnpunan Bilangan Asli

Z:

Hirnpunan Bilangan Bulat


.1,2,3,...
'.

...,

-3,-2,-1,0, 1,2-3,...'

C: Hirnpunan Bilangan Rasional

_a
:qeO,rt=1,u.beZ,b=A
' b'

1r:

Himpunan Bilangan Irrasional

.r€Q,,{T,\11.o,..

R:


Hirnpunan Bilangan Riil

-

't

6*t ir

;2i

I
]

Sifat-sifat dalam hirnpunan bilangan

riil rnernainkan

peranan yang sangat penting dalam


Kalkulus, oleh karena itu dalam sub bab ini akan dibahas beberapa sifat dari himpunan
bilangan

riil dan permasalahan

yang menyangkut bilangan

riil itu sendiri, misalnya nilai

rnutlak^persalnaan dan pertaksamaan aljabar.

Sifat-sifat Bilangan Riil

a.

Sifat Medan

Jika

a


v,

.

z adalah anggota biiangan

Riil,

rnaka

i. x * y : y + x dan-ry :.),r ( hukum komutatif)
ii- x * (y+':) : (x-ll +; dan -r(y:):(xy)z (hukum asosiatig
iii. x(jt--1 :.r.1l .

-r:(hukum distributif)

ir,'. {}nsur ldentitias.
x + 0 :,r


\'.

dan

-r-. 1

x

0 dan 1 sehinesa

:;r.

x

Unsur Invers. Setiap bilangan
sehingga

Riil yang berlainan

Terdapat bilangan


mempunyai invers penjurnianan

- Lr): 0 dan mempunyai in'ers perkatian:

;

--r

-r-r sehingga

x1x-t1:i.

b.

Sifat Ururan

i-

Trikotomi. Jika

x0,]d>0 r 02
8. Tentukan nilai a, b d,an c agil fungsi berikut kontinu di x :
/.

c. iim.f(,)

-l

-; Diketahu

6-

:

-r--r2+

(, Z*-a, -x < -3
4 Diketahui ,f(r) :]o*+2b,-32
;o0-reR


3 d(/(,r)+g(x)) =./- (x)+F
dta

4

a(lt'')s(''))
ax

,)
\ r\^'/
. ,1('(')rq,
,s.
clr

=

/'(.'j

'(-.)
"r


(.r)

g(.r)+./1-x) g'(x).=.

g(.*) -,f
2

g (-r)

(-r) g

'(-r)
dengan

girt *().

,f

Contoh 4.5 Tentukan ftrngsi ftlrunan pertama dari ./(x) =


Jarvab:

-t

*

t

-t:+l

l)- 2-r(-r'+3) -r-2 + I -6.r- 2.rr -.tr -6.t+
=--=-(-t: + l)2
r-.(-t2 + l)2
1-r -r I)2

l.(-r2 +

"l'(.r)=-,

I

4.3 Turunan Fungsi Sinus dan Cosinus

Turunan dari firngsi sinus dapat diperoleh dari definisi 4.3, yaitu:

.f(-r): sin-r -+ -/'(-r) = cosr
./(t): msx -+.f'("t): -sinx
Buldi : \dsal./(rl : sirzt
lv{aka,

/\r) : lllryI#=
=

^

(r+-r\.{r-r\

t J = irjlcos(sr,,*"]=)

mry'"(
cosr.l:

I-x

-

2-" t ,

)

coSx.

Dengan cara vaug sama didapatkan D.

ko.u1

:

- siar.

Untuk tunxran fungsi trrigonornetri yang lain dapat diperoleh dengpn menerapkan
runlrs perhitungan turunari'
t_.. ..
\
''
d(tan
.*)
'd(""'
,
l.

dr

:

2
"or.*J
- 5gu .r

dr-

Contoh 4.6 Tentukan ./'(x) dari ./(-r) = -r2sinr
Jawab

:

.f'(x) = 2xsinx+ x'cosx = x(2sin'r + xcosr)'

Contoh 4.7 l'entukan
Jawab

:

-f'(r):

/'(x)

dari ./(-r) = tanx - sec-r

r - secr

secz

tan

r = secr(secr -

tan -r

)

4.4 Aturan Rantai
Andaikan y = f (u)danu

:

SG) menentukan firngsi kornposisi

)'= (f

"

g)(-xi- Jika

gdifrensiabeldixdan/diferensiabel diu:g(x).rnaka -f "gdiferensiabel di-t dan
(.f ' g)'(:t)

dv
dr

: /'(g(r))g'(x)

dv du

vakru- --:- =-=-Jika

-r"

du dx

:-f(u ) ,u

: g(v*) dan v : h(x) m{ 0

I

:x:0

lsin.r+

12. Tentukan

/T
:(.r:g(-r:

c/-t'

13 Jikadikctahui

))

/'(0) = 2, g(0)

=

0, g'(0) =.b=, tenrukan (.r'-. g)'(0).

46

14. Andaikan ./(5) = I

,l(5) = 6, g(5) = -3, g'(5) = 2- Tentukan
o

a.(.fg)'(s)

[r],,r,

" [i],',
\g/
15. Jika /(3):4, g( 3) =2 , .f'(3) - -6 , g'(3) = 5- Tentukan
a.
16. -Iika

(f +g)'(3)

f {x) =l6gttl

b. (,fgx3)

dengan

'[*),',

S&) = 8, g'(4) = 7, cari f'(4r-

BAB V
PENGGUNAAN TURUI{AN

5.1 Untuk Menggambar Grafik Fungsi
Infonnasi yang dibutuhkan untuk rnenggambar grafil< fungsi adalah

A.Titik

potong dengan sumbu

r

dan strmbu.l'

B.$simtot fungsi
Definisi 5.1 Asimtot fungsi adalah garis lurus yang didekati grafik fungsinya.
Ada Tiga asimiot frrngsi, yakni

o

asimtci iegak

Garis

x:

c disebut asimtot tegak grafik fungsi 1'

: .f(x) stka

$'f(') = +*
.

asirntot datar

Garisy:6

.

disebut asimtot datar grafik frrngsi

t' :-f(x; jika lim /(x)

:

6

asimtot rniring

Ggarisy

: ux t f disebut asimtot rniring jika

lY-.\/ - a dan 1;n /'(x) - ar = b
./'/

1in1
r+ff;

r+l-r'

jf

Perlu dicatat, bahrva grafik fun-ssi tidak akan mempunyai astmtot datar sekali-eus

miring. Dapat dilihat,

_iika

a

=

(1,

rnaka grafik filngsi tersebut tidak punya asimtot

datar, tetapi ia punya asimtot rniring.

Contoh 5.1 Tentukan sernua asitntot dari ./(-r1
Jawab : (i) asirntot tegak . x

:

-

(r + l):

(t1lf
r+o -t

O,karena 1;*

(ii) asirntot lniring
:
datar'
u*r, / datar

"=,!lt+=l*!t#

.t

=

-t

.

it= J,i

" ?-l ='

x:+2-t+l--r?

6= r+a!o'_
lim f(t)-ax:ltm
H1€
rim
= r+lF

2t+1=2
X

Jadi asimtot miring

y : x - 2, asimtot

:

datar tidali ada.

C. Kemonotonan Fungsi
Definisi 5.2 Grafik i,ngsif(x) dikatakan

.

monotcn naik pada interval I jika unn*
rr

.

(

rz =+,f(*,)

. f(*r),

V:,,-tr



/

@noton turun pada interval I jika untuk
.r,

0 V -r e
Fungsi.f(.rr,l monoton turun pada I jika

1

/'(-r)< 0 Vr e /

Contoh 5.2 Tenftrkan selang kemonotonan dari .f(-r)

(-r+l): -r2+2-r+l ^ I
=-=-r+''+'r.'t,/\\,/
('r-lX-x+l)
tt;'
-r'(:r)= l--1.-: x' -

-

(-r +

l)l

x

Jarvab.f(x)

-rt

Q yaitu paCa (-"o,-1) dan (1,+*)

f(x) monoton tlrun pada .f '(:) < 0, y.'hitu pada (-1,0) dan (0,1)
D. Ekstrim Fungsi

Eksr.irn frngsi adalair nilai maksimum atau minimum fungsi

di daerah

definisinya.

Definisi

.
.

5i

Misalkan-f(x) kontinu pada selang I dan ce L

.f(c) disebut

nilui

tnlk',itnuttt

global danf padal jika

uunrmurn

lgl:l!r)

f(c) /(-r) di sekitar c
Karena

.

.f'(c) ad4 rnaka

f-{c)=

.'T-+JA

=l:l

) 0 dan .f.(c)

llQ=

o

Ini menunjukkan bahrva .f-Gl>0dan .f (c) < 0, malia haruslair .f'(c) = 0Teorerna ini tidak berlaku sebalikny4 artinl"a

jika /'(c) = 0,

belum tentu

fk)

nilai eksnirn.
Contoh 5. .f6)

: r' I

.f'(c) = 0 tetapi-/(Al:0 bukan nilai ekstrirn.

E. Kecekungan fungsi
Secara geomefris, grafik fungsi

y : J(r) akan cekung

ke bawah di suaru

titik

bila lerva terletak di bawah garis singgung kun'a di titik tersebut.
Sedangkarr grafik fungsi y :./'( x ) akan cekung ke atas di suatu itik bila kuna

terletak di atas garis singgung kurva di titik tersebut.
Fungsi-f(x) dikatakan cekung ke atas'pada interval

interval

l,

sedang.f(x) dikatakan cekung ke barvah bila J'

I. Oleh karena iru dapat disirnpulkan

I bila /'(-r)naik

'(x)

paoa

tun-tn pada interva)

:

Teorema 5.7 Uji furunan kedua untuk kecekungan

l. Jika ./"(.,,) > 0, V.t e 1 maka.l(r.) cekung ke atas pada I
2. Jika .,f"(-.) < 0, V.r

el

naka.f(x) cekung ke bawali pada I.

Contoh 5.5 Tentukan selang kecekungan dan

Jarvab

:

/tx) = .t'

.i '(x) = 3.rrdan.f"(.r):6.t, maka! cekurg ke atas pada (O,+cr:) da:r

cekung ke barvalt pada (-co,O).

F.

Titik

belok

: 6. Maka ( b

Definisi 5.a Misalf(x) kontinu di x
kurva-/iy' jika

.

,

J(b)

) disebut titik betok dari

:

x:

6, vaitu di sebelah kiri .r:b

cekung ke atas dan di sebelalr karan

x:b cekung ke barvah atau

terjadi pe,rubahan kecekungan di

sebaliknya.

.

terdapat garis singgrurg pada nttk

r:

Syarat perlu

D merupakan absis

"f(x) tidakdiferensiabelduakali-di

x

ftf(b))

fersebut-

darititik belok bila berlaku

:

b

( /"(6)

2-r3

= 0 atau

ridak ada ).

Contoh 5.6 Carilah titik belok ( bila ada ) dari fungsi berikut

a. ^f (.x):

l"Q)

:

-I

b" -/'ix; =.v4
lt'

c. ./(,r) = r'3

+I

Jawab:
a. Dari J'(x)=Zx3

-t

maka

Bila ./"(.r) = 0 maka.r

:

/'"(;r) = 12,r.

0 mempakan calon dari

Fungsi/kontinu di r -- 0 dan .f 'rc1=

Untukx< 0maka
karena itu,

di-r

:

.f"(r) |maka./.,(.r;>0. Oieh

0 te{adi perubahan kecekungan. Jadi ( 0,-1 )-merupakan

titik

belok

b. Dari "/'(x)=-x4 Inaka J'"(x): l) x2 .
B;la ./'"(x) = 0 maka x : 0 rnerupakan calon dari titik berok, sehingga unruk
menguji apakah.r

: 0 rnerupakan titik belok dilakukan hal berikut.

Untuk x < 0 danx >'0 maka f'"(x) > 0. Oleh karena itu,
perubairan kecekungan. Jadi ( 0,0

c. Dari .f(x)=-r"

+l

dix:0tidak tdadi

) bukan merupakan fitik belok

Terlihat bahri'a.//x/ ridak
'raka ./"(-r-) = +. t t:

capat

n't

diturunlcan dua kali di .:c

:0.

Fungsi.lt 0 tnaka./"(-.) < 0 .olelt karena

sedangkan untuk

0 terjadi perubahan kecekungan. Jadi ( 0,1 ) rnerupakan

titik belo|l;

Grafik Fungsi

Dari infonnasi yang didapaf dari point
rn en

A

sarnpai dengan

F, kita dapat

ggarnbarkan suatu gafi k fu ngsi.f/:l-

Contoh 5.7 Diketahui

/(r)

=

(x+

a. Asimtot tegak.f(x)

l)2

.T

ud**tt :

Asirntot minng.f(x) adalahy

b. J@ monoton naik pada

/x/

O

:

x+

(--,-i)

dan (1.+@)

monoton furun pada (1,0) dan (0,1)

c .(-1): 0 adalali nilai rnaksirnurn
.lil

2

lokal

) = 4 adalah nilai rninimum lokal

./"(r')

)

=

-1

, nakaf(x) cekung ke atas pada (0,cn) dan cekung ke

-x-

barvah pada (-m,0).

Teriadi penrbahan kecekungan di 0,taapi-f(0,1tidak ada. bcrarti

titik belok frngsi./(-rl tidak

f"

ada.

Grafik./i.t/ adalah sebagai berikut

:

r

-l
5.2 Menghitung limit fungsi dengan Aturan L'Hdpital

lirnit fungsi seringkali dijunpai benruk tak tenru dari

Dalarn perhitungan

|mrt

.

yarfLr

:

0oo
Ernpat bennrli pertema
-.-.0.oo,"o-o,0o,"o0,danl-.
0'o

diselesaikan dengan meng-zunakan cara