PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR JARANG DENGAN CARA TERPARTISI MENURUT MARSHALL C PEASE

  PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR JARANG DENGAN CARA TERPARTISI MENURUT MARSHALL C PEASE SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Informatika Disusun Oleh: M Edi Waskito 005314068 JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

  SOLVING THE SPARSE MATRIX OF EQUATION LINEAR SYSTEM WITH MARSHALL C PEASE PARTITIONING MATRIX METHOD A Thesis Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Informatic Engineering by

  M Edi Waskito 005314068 DEPARTEMENT OF INFORMATIC ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

  

PERNYATAAN

Dengan ini saya sebagai penulis tugas akhir menyatakan dengan

sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian

karya orang lain, kecuali pemikiran, metode atau hasil penelitian orang lain yang

diambil disebutkan dengan jelas sebagai acuan.

  Yogyakarta, September 2007 M Edi Waskito Penulis

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Karyaku ini kupersembahkan untuk : Yesus Kristus Tuhan dan juru selamatku yang selalu membimbingku dan memberikan apa yang aku butuhkan.

  

Keluargaku tercinta, khususnya Bapak dan Ibu yang telah memberikan

seluruh kasih dan sayangnya dalam membimbing untuk terus menghangatkan

saya. Kedua kakak saya widi dan papih terima kasih atas perhatian dan

dukungannya.

  

Seluruh sahabat dan teman-temanku yang kukasihi.

  

MOTTO

Ketakutan yang ditakuti adalah ketakutan diri sendiri (Albert Camus)

Kesalahan terbesar yang bisa dibuat oleh seseorang adalah takut membuat kesalahan

(Elbert Hubbard) Kegagalan adalah kesempatan untuk memulai lebih cerdik (John C Maxwell) Kalau anda berpikir anda kalah, anda kalah. Kalau anda berpikir anda tidak berani, anda tidak berani. Kalau anda ingin menang tetapi berpikir anda tidak bisa, Hampir dapat dipastikan anda tidak bisa.

  Perjuangan hidup tidak selalu dimenangkan Oleh orang yang lebih kuat atau lebih cepat, Tetapi cepat atau lambat, orang yang menang Adalah orang yang berpikir dia bisa menang. (John C Maxwell) “Kamu adalah garam dunia… kamu adalah terang dunia…” (Matius:5)

  ABSTRAKSI Banyak metode yang dapat digunakan untuk menyelesaikan sistem persamaan

linear. Salah satu cara untuk menyelesaikan sistem persamaan linear yaitu dengan

partisi matriks yang digunakan Marshall C Pease. Cara yang digunakan Marshall C

Pease yaitu metode bordering, dari metode bordering dapat diterapkan metode

updating untuk menyelesaikan sistem persamaan linear.

  Dalam tugas akhir ini, penyelesaian sistem persamaan linear diutamakan pada

matriks jarang. Penyelesaian matriks jarang akan menimbulkan banyak permasalahan

tetapi permasalahan itu dapat diselesaikan menggunakan metode updating,

penggunaan metode updating perlu disertai penukaran baris atau penukaran kolom

agar dapat dicapai hasil yang sesuai.

  

ABSTRACT

Many methods are able to be used solve the equation linear system. One of the

way of solving the equation linear system that is by partitioning matrix used by Marshall

  

C Pease. Way of partition used by Marshall C Pease is bordering method, from bordering

method earn in applied by updating method to finish the equation linear system.

  In final project, prefered solving with sparse matrix. Solving the sparse matrix

will generate many problem, but that problems can be solved to use the updating method,

usage of updating method require to be accompanied by the line conversation or column

conversation so that be reachable appropriate result.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

karunia yang diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul “Penyelesaian Sistem Persamaan Linear Jarang dengan Cara

terpartisi Menurut Marshall C Pease” ini dengan baik. Penulisan ini

merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di

Universitas Sanata Dharma pada program studi Teknik Informatika.

  Selama penulisan skripsi ini penulis telah memperoleh bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih

kepada:

  

1. Bapak, Ibu dan kedua kakak saya yang telah memberi dorongan baik moril

maupun spiritual.

  

2. Bapak Prof. Dr Ir Soesianto Ph. E Bs. C selaku pembimbing I yang telah

banyak membantu dan membimbing selama mengerjakan tugas akhir ini.

  

3. Ibu Merry, ST. selaku pembimbing II yang telah memberi banyak masukan

dan bimbingan serta perhatian demi terselesaikannya tugas akhir ini.

  

4. Ibu Agnes Maria Polina, S.Kom., M.Sc. dan Bapak JB. Budi Darmawan, S.T.,

M. Sc. selaku panitia penguji pada ujian pendadaran penulis

  

5. Seluruh staff dan dosen pengajar di Univeritas Sanata Dharma pada umumnya

dan Jurusan Teknik Informatika pada khususnya

  

6. Indra, Aang, Wisnu “Jongos”Ari, Toni terima kasih atas dukungannya dan

pemacu semangat.

  

7. Temen-temen kos : gogon, pram, gusur, sukur, rendi, aming, lukas, agung,

boy, Andi, citro, topan , adi, cemong + erni, arot, serta teman-teman yang tidak dapat saya sebut satu persatu terima kasih atas bantuan, dukungan,

  

8. Teman – teman Jurusan Teknik Informatika Angkatan 2000 (A dan B) dan

rekan - rekan Teknik Informatika USD lainnya

  

9. Temen-temen gua maria kerep : lehek, mas ari, mas eko, mas bambang, heru,

nono, pak moh yang selalu dukungan dan doanya

10. temen-temen yang telah menyediakan pinjaman komputer : seti”kasut” &

yayuk , pinjaman laptop: toni+ponco, linda adikku yang ikut serta mendukung.

  

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah

memberikan dukungan serta bantuannya guna penyusunan karya tulis ini Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan dan masih banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis sangat

mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan lebih

lanjut. Penulis berharap semoga Tugas akhir ini dapat bermanfaat dan berguna

bagi pembaca.

  Yogyakarta, September 2007 Penulis

  

DAFTAR ISI

hal.

  HALAMAN JUDUL ................................................................................................. i

Halaman persetujuan.................................................................................................. ii

Halaman pengesahan ................................................................................................. iii

Halaman pernyataan................................................................................................... iv

Motto.......................................................................................................................... v

Halaman persembahan ............................................................................................... vi

Kata pengantar ........................................................................................................... vii

Abstraksi .................................................................................................................... ix

Abstract ...................................................................................................................... x

Daftar Isi .................................................................................................................... xi

Daftar Gambar ........................................................................................................... xv

Daftar Tabel ............................................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN.........................................................................................

  1 1.1 Latar Belakang.............................................................................................

  1 1.2 Perumusan Masalah .....................................................................................

  2 1.3 Batasan Sistem.............................................................................................

  2 1.4 Tujuan Skripsi..............................................................................................

  3 1.5 Metode Penelitian ........................................................................................

  3 1.6 Sistematika Penyusunan Skripsi ..................................................................

  3 BAB II DASAR TEORI ...........................................................................................

  5 2.1. Bentuk matriks dari suatu linear ..................................................................

  7

  2.2. Besaran skalar dan besaran vektor...............................................................

  8

  

2.3. Matriks ......................................................................................................... 10

2.3.1. Pengertian matriks ............................................................................

  10

2.3.2. Jenis-jenis matriks ............................................................................

  11 2.4. Operasi-operasi atas matriks........................................................................

  12 2.4.1. Operasi pertambahan .........................................................................

  12 2.4.2. operasi pengurangan ..........................................................................

  12 2.4.3. Operasi perkalian ...............................................................................

  13 2.4.4. operasi transpose................................................................................

  14 2.4.5. operasi invers .....................................................................................

  14 2.4.6. operasi penukaran baris dan kolom....................................................

  15 2.5. Partisi matriks ..............................................................................................

  16

  2.6. Penyelesaian sistem persamaan linear dengan cara terpartisi menurut

Marshall C Pease .........................................................................................

  18 2.7. Contoh penyelesaian sistem persamaan linear dengan metode updating ....

  20 2.7.1. Penyelesaian sistem persamaan linear pada matriks 5x5...................

  20 2.7.2. Penyelesaian sistem persamaan linear jarang pada matriks 10x10....

  26

  

2.7.3. Penyelesaian sistem persamaan linear jarang dengan operasi

penukaran baris pada matriks 10x10..................................................

  29

  

2.7.4. Penyelesaian sistem persamaan linear jarang dengan operasi

penukaran kolom pada matriks 10x10 ...............................................

  57 2.8. Handle grafik ...............................................................................................

  87 2.9. Obyek yang digunakan dalam handle grafik ...............................................

  87

  

2.9.1. Obyek yang digunakan dalam handle grafik .....................................

  87

2.9.2. Obyek control antar muka pengguna .................................................

  88 2.9.2.1. obyek uicontrol frame ...............................................................

  88 2.9.2.2. obyek uicontol pushbutton........................................................

  89 2.9.2.3. obyek uicontol axes dan text.....................................................

  90 2.9.2.4. obyek uicontrol edit text ...........................................................

  90 2.9.2.5. obyek open file..........................................................................

  91

2.9.3. Perintah pada matlab..........................................................................

  91 BAB III ANALISA dan PERANCANGAN............................................................

  93 3.1. Analisa sistem ..............................................................................................

  93 3.2. Masalah yang dihadapi ................................................................................

  94 3.3. Pemecahan masalah .....................................................................................

  95

  3.4. Perancangan................................................................................................. 97

3.4.1 Algoritma dan diagram alir...................................................................

  98 3.4.2.1. Algorima dan diagram alir tanpa penukaran baris atau kolom .

  98

  3.4.2.2. Algoritma dan diagram alir dengan penukaran baris................ 101

  3.4.2.3. Algoritma dan diagram alir dengan penukaran kolom ............. 105

  3.4.2 Desain antar muka................................................................................. 109

  3.4.2.1. Desain antar muka star up......................................................... 109

  3.4.2.2. Desain antar muka utama.......................................................... 110

  3.4.2.3. Desain antar muka info ............................................................. 112

  3.4.2.4. Desain antar muka otomatis masukan matriks.......................... 112

  3.4.2.5. Desain antar muka masukan vektor .......................................... 113

  3.4.3 Diagram alir antar muka ....................................................................... 114

  BAB IV Implementasi .............................................................................................. 116

  

4.1. Implementasi program ................................................................................. 116

  

4.2. Implementasi antar muka............................................................................. 124

  4.2.1 Implementasi tampilan pembuka .......................................................... 125

  4.2.2 Implementasi tampilan utama ............................................................... 126

  BAB V Analisa hasil................................................................................................ 140

  

5.1. Analisa bahasa pemrograman ...................................................................... 140

  

5.2. Hasil uji coba program................................................................................. 140

  5.2.1 Matriks uji ........................................................................................ 141

  5.2.2 Hasil uji ............................................................................................ 147

  5.3. Analisis ........................................................................................................ 153

  

5.4. Kelebihan dan kekurangan program ............................................................ 154

  5.4.1 Kelebihan.......................................................................................... 154

  5.4.2 Kekurangan ...................................................................................... 154

  BAB VI PENUTUP ................................................................................................... 156

  

6.1 Kesimpulan ................................................................................................ 156

  6.2 Saran ........................................................................................................... 156

  DAFTAR GAMBAR

  1. Gambar 2.1 Kemungkinan dari kedua garis dibidang. (a) kedua garis

berpotongan,(b) kedua garis sejajar, dan (c) kedua garis berhimpit.......... 7

  

2. Gambar 3.1 Diagram alir tanpa penukaran baris atau kolom .......... 101

  

3. Gambar 3.2 Diagram alir dengan penukaran baris ........................... 104

  

4. Gambar 3.3 Diagram alir dengan penukaran baris(lanjutan) ........... 105

  

5. Gambar 3.4 Diagram alir dengan penukaran kolom. ....................... 108

  

6. Gambar 3.5 Diagram alir dengan penukaran kolom(lanjutan) ......... 109

  

7. Gambar 3.6 Desain antar muka star up ............................................ 111

  

8. Gambar 3.7 Desain antar muka utama ............................................. 111

  

9. Gambar 3.8 Desain antar muka info................................................. 113

  

10. Gambar 3.9 Desain antar muka otomatis masukan matriks ............. 113

  

11. Gambar 3.10 Desain antar muka masukan vektor............................ 114

  

12. Gambar 3.11 Diagram alir desain antar muka.................................. 115

  

13. Gambar 4.1 Path browse................................................................... 124

  

14. Gambar 4.2 Browse .......................................................................... 125

  

15. Gambar 4.3 Tampilan awal .............................................................. 125

  

16. Gambar 4.4 Tampilan utama ............................................................ 126

  

17. Gambar 4.5 Tampilan masukan matriks secara file ......................... 127

  

18. Gambar 4.6a Tampilan masukan matriks secara pengguna ............. 128

  

19. Gambar 4.6b Tampilan masukan matriks secara pengguna ............. 128

  

20. Gambar 4.7Tampilan masukan matriks secara otomatis .................. 129

  

22. Gambar 4.9 Tampilan pesanpilihan vektor ...................................... 130

  

23. Gambar 4.10aTampilan masukan vektor secara pengguna .............. 131

  

24. Gambar 4.10b Tampilan masukan vektor secara pengguna ............. 131

  

25. Gambar 4.11 Tampilan masukan vektor secara file ......................... 132

  

26. Gambar 4.12 Tampilan penyelesaian persamaan linear ................... 133

  

27. Gambar 4.13a Tampilan cek slide 1 ................................................. 134

  

28. Gambar 4.13b Tampilan cek slide 2................................................. 134

  

29. Gambar 4.13c Tampilan cek slide 3 ................................................. 135

  

30. Gambar 4.13d Tampilan cek slide 4................................................. 135

  

31. Gambar 4.13e Tampilan cek slide 5 ................................................. 136

  

32. Gambar 4.13f Tampilan cek slide 6 ................................................. 136

  

33. Gambar 4.14 Tampilan pilihan lihat matriks.................................... 137

  

34. Gambar 4.15 Tampilan lihat matriks................................................ 137

  

35. Gambar 4.16 Tampilan simpan matriks ........................................... 138

  

36. Gambar 4.17 Tampilan info ............................................................. 138

  

37. Gambar 4.18 Tampilan info tentang program .................................. 139

  

38. Gambar 5.1 Matriks 64x64 dengan unsur-unsur 10% tak nol......... 144

  

39. Gambar 5.2 Matriks 64x64 dengan unsur-unsur 20% tak nol......... 144

  

40. Gambar 5.3 Matriks 64x64 dengan unsur-unsur 30% tak nol......... 145

  

41. Gambar 5.4 Matriks 64x64 dengan unsur-unsur 40% tak nol......... 145

  

42. Gambar 5.5 Matriks 64x64 dengan unsur-unsur 50% tak nol......... 145

  

43. Gambar 5.6 Matriks 128x128 dengan unsur-unsur 10% tak nol..... 146

  

45. Gambar 5.8 Matriks 128x128 dengan unsur-unsur 30% tak nol..... 146

  

46. Gambar 5.9 Matriks 128x128 dengan unsur-unsur 40% tak nol..... 146

  

47. Gambar 5.10 Matriks 128x128 dengan unsur-unsur50% tak nol.... 147

  

DAFTAR TABEL

  

1. Tabel 5.1 keluaran matriks 2x2 ................................................................. 148

  

2. Tabel 5.2 keluaran matriks 4x4 ................................................................. 148

  

3. Tabel 5.3 keluaran matriks 8x8 ................................................................. 148

  

4. Tabel 5.4 keluaran matriks 16x16 ............................................................. 149

  

5. Tabel 5.5 keluaran matriks 32x32 ............................................................. 149

  

6. Tabel 5.6 keluaran matriks 64x64 ............................................................. 150

  

7. Tabel 5.7 keluaran matriks 128x128 ......................................................... 151

  

8. Tabel 5.8 keluaran matriks 256x256 ......................................................... 151

  

9. Tabel 5.9 keluaran matriks 512x512 ......................................................... 152

  

10. Tabel 5.10 keluaran matriks 1024x1024 ................................................... 152

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Sering kali invers matriks sangat dibutuhkan, seperti halnya pada

  penyelesaian sistem persamaan linear. Dalam kenyataannya invers matriks digunakan sebagai pengganti operasi pembagian, karena pada operasi matriks tidak dikenal adanya operasi pembagian. Dengan adanya operasi invers matriks, suatu persamaan linear Ax=b jika matriks A dan vektor b diketahui maka x dapat dicari penyeleasaiannya dengan mengalikan invers matriks

  • 1 -1 -1

  A(A ) dengan matriks A dan matriks B. A Ax=A b menjadi Ix=b karena pada dasarnya perkalian suatu matriks dengan matriks I tidak akan mempengaruhi matriks tersebut.

  Jika dalam penyelesaian suatu sistem persamaan linear pada suatu matriks jarang, pasti akan membuat kita merasa sulit karena ukurannya relatif sangat besar. Dalam penyelesaian inversnya pun akan menemui banyak permasalahan karena mengandung unsur nolnya tersebut.

  Dari sekeliling masalah terdapat banyak metode yang digunakan dalam penyelesaian sistem persamaan linear disamping itu terdapat komputer yang sangat membantu dalam perhitungan tanpa ada kesalahan, mengurangi kesalahan pembulatan dan keefesienan waktu dalam menyelesaikannya (menyelesaikan sistem dengan kecepatan maksimum). matriks tersebut menjadi matriks dari ukuran terkecil hingga matriks yang akan dicari invers matriksnya.

  Dari uraian tersebut, maka dalam penulisan tugas akhir ini penulis akan mengambil topik “ Penyelesaian sistem persamaan linear jarang dengan cara terpartisi menurut Marshall C Pease ”.

  1.2. Rumusan Masalah Dari topik di atas, maka rumusan permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

  “ Bagaimana membangun sebuah aplikasi sistem bantu dalam penyelesaian sistem persamaan linear pada matriks jarang dengan cara terpartisi menurut Marshall C Pease ?“.

  1.3. Batasan Masalah Dalam penyelesaian persamaan sistem linear invers matriks jarang dengan cara terpartisi menurut Marshall C. Pease, penulis membatasi penyelesaian tersebut untuk matriks yang ada invers matriksnya (matriks tak singular) dan hanya penyelesaian pada sistem persamaan linear dengan cara terpartisi menurut Marshall C. Pease.

  1. Metode yang dipakai untuk menyelesaikan sistem persamaan linear dari resep Marshall C Pease

2. Yang dibahas dari masalah yang timbul dari sistem persamaan linear

3. Dari pemecahan masalah yang dipakai dengan hasil keluaran adalah waktu komputasi dan beban komputasi.

  n n

  4. Ukuran matriks yang diteliti adalah 2 x2 dimana n adalah bilangan bulat dari 1 sampai 10. ukuran prosentase besarnya elemen tak nol adalah 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%.

1.4. Tujuan Skripsi

  Tujuan dari skripsi ini adalah: Membangun sebuah aplikasi perangkat lunak yang berfungsi sebagai sebuah sistem bantu yang mampu menyelesaikan sistem persamaan linear jarang yang mempunyai invers matriks dengan menggunakan metode dari Marshall C Pease 1.5.

   Metode Penelitian Metodologi yang digunakan adalah studi literatur, yaitu antara lain:

  1 Mempelajari materi

  2 Mempelajari dan memilih teknik yang digunakan

1.6. Sistematika Penyusunan Laporan

  Sistematika penulisan laporan ini terbagi atas enam bab dengan garis besar sebagai berikut :

BAB I. Pendahuluan

  manfaat, dan sistematika penulisan laporan.

  BAB II. Dasar teori Bab ini berisi landasan teori yang dipakai untuk pembahasan penulisan tugas akhir. BAB III. Analisa dan perancangan sistem Bab ini merupakan bab yang membahas tentang gambaran perancangan sistem aplikasi yang dibuat Berisi analisis dan perancangan secara umum, dan perancangan tampilan pembuatan program aplikasi.

  BAB IV. implementasi Membahas tentang pengkonversian rancangan ke dalam bentuk program dan menganalisa program tersebut

  BAB V. Analisa hasil perangkat lunak Membahas tentang program yang telah dibuat dan menganalisa program tersebut. BAB VI. PENUTUP Berisi tentang kesimpulan dari pembahasan dan implementasi yang telah dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini serta saran-saran untuk pengembangan program selanjutnya

BAB II LANDASAN TEORI Sistem persamaan linear dalam beberapa variabel adalah persamaan dalam

  

bentuk polinom yang variabelnya berderajat satu atau nol dan tidak terjadi

perkalian antara varibelnya. Contoh persamaan linear dengan tiga variabel x, y, z

5 2 − = + adalah 2 x 3 y 10 z 5 . Sedangkan persamaan xy 2 = 5 dan

  − + = xy 2 x 3 y 7 bukan merupakan persamaan linear. Yang pertama karena

  2

terdapat suku x dan yang kedua karena perkalian dari variabelnya. Sedangkan

sistem persamaan linear adalah kumpulan dari berhingga banyaknya persamaan

linear.

  = + Sistem persamaan linear ax by c , dua varibel dengan dua persamaan mempunyai bentuk umum, berikut persamaan linear tersebut

  • a x b y = c
  • 1 1 1 (2.1) ⎨ 2 + a x b y = c 2 2

      

    Sistem persamaan linear disebut konsisten, jika sistem persamaan tersebut

    mempunyai sedikitnya satu jawaban. Sedangkan sistem persamaan linear tak

    konsisten, jika sistem tersebut tidak mempunyai jawaban.

    • Seperti yang diketahui persamaan linear = dapat digambarkan

      ax by c sebagai garis bidang. Jadi dari sistem persamaan (2.1) dapat digambarkan garis L 1

    dan L di bidang. Ada tiga kemungkinan kedudukan garis tersebut, yaitu (lihat

    2

      1. Garis L dan L berpotongan, 1 2

      2. Garis L dan L sejajar, dan 1 2 3. Garis L dan L merupakan satu garis(berimpit). 1 2 L = L 1 2 L L

      1

      1 L L 2 2 (a) (b) (c)

    gambar 2.1 Kemungkinan dari kedudukan kedua garis di bidang. (a) kedua garis berpotongan, (b) kedua garis sejajar, dan (c) kedua garis berimpit.

      Pasangan bilangan (x,y) merupakan jawab dari sistem persamaan (2.1) jika dan hanya jika titik (x,y) terletak pada kedua baris. Dalam hal kemungkinan pertama, hanya ada satu titik yang terletak pada kedua baris. Oleh karena itu, jawab sistem persamaan(2.1) ini tepat satu. Sedangkan dalam hal kedua, tak ada titik yang terletak pada kedua baris. Ini mengatakan bahwa sistem persamaan tersebut tidak mempunyai jawab. Yang ketiga, ada banyak titik terletak pada kedua garis. Ini berarti bahwa sistem persamaan tersebut mempunyai jawab tak hingga banyaknya. Dengan demikian ada tiga kemungkinan jawab dari sistem dari sistem persamaan linear(2.1), yaitu : 1. mempunyai tepat satu jawab;

      2. tak mempunyai jawab; atau 3. mempunyai jawab banyak.

      Ketiga kemungkinan ini berlaku untuk sembarang sistem persamaan linear.

    2.1 Bentuk matriks dari suatu linear

      Perkalian matriks mempunyai suatu penerapan penting pada sistem persamaan linear. Sembarang sistem persamaan linear m dalam n 11 1 12 2 + + + a x a x L a x = b 1 n n 1 21 1 22 2 + + + a x a x L a x = b 2 n n 2 M M M M m 1 1 + + + a x amx L a x = b 2 mn n m Karena dua matriks sama jika dan hanya jika unsur-unsurnya yang

    padanan sama, maka kita bisa menggantikan persamaan-persamaan m dalam n

    pada sistem ini dengan persamaan matriks tunggal.

      L a x a x a x b + + +

      ⎡ 11 1 12 2 1 n n ⎤ ⎡

    1 ⎤

    ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ 21 1 + + + a x a x L a x b 22 2 2 n n

    2

    ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

      M M M M ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ a x a x L a x b m 1 1 m 2 2 mn n m + + + ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

      Matriks m+1 pada ruas kiri pada persamaan ini bisa ditulis a a L a x b

      ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ 11 12 1 n 1 1 ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ L a a a x b 21 22 2 n 2 2

      ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ = ⎢ M M M ⎥ ⎢ M ⎥ ⎢ M ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ a a L a x b m 1 m 2 mn m m

      ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

    jika kita menandai matriks-matriks ini masing-masing dengan A,x, dan b, sistem

    persamaan asli m dan n peubah telah digantikan oleh persamaan matriks

      

    Ax=b

    Matriks A dalam persamaan ini disebut matriks koefisien dari sistem tersebut.

    2.2 Besaran skalar dan besaran vektor

      Dalam fisika, besaran-besaran yang hanya memiliki nilai tunggal (angka

    real) disebut juga besaran skalar. Besaran yang memiliki nilai jamak disebut

    vektor. Misalnya, kecepatan yang terdapat pada sebuah benda yang bergerak.

    Besaran ini memiliki sekurang-kurangnya dua nilai, yaitu besarnya kecepatan

    (laju) dan arah geraknya. Maka dalam fisika kecepatan dimengerti sebagai

    besaran vektor.

      Dalam hal ini besaran vektor diberi arti yang lebih luas. Vektor dapatlah

    dipandang sebagai himpunan besaran-besaran dengan indeks yang jelas (untuk

    menunjukkan lokasinya dalam himpunan itu). Masing-masing besaran disebut

    elemen vektor tersebut.

      Dalam penulisan skripsi ini vektor lambang huruf alfabet kecil dengan

    garis bawah. Misalnya, diberikan vektor a. Elemen (pada lokasi) ke-i dari vektor a

    dilambangkan oleh a i.

      Vektor a dengan cacah elemen n buah ditulis lengkap sebagai deretan nilai dengan i = 1, 2,…n, membentuk satu kolom seperti dibawah ini: a i ,

    a

      

    1 ⎤

    ⎢ ⎥

    a

    2

      

    ⎢ ⎥

    ⎢ ⎥

    a = a 3

      

    ⎢ ⎥

    M

    ⎢ ⎥

    ⎢ ⎥

    a

    n

      

    ⎣ ⎦

    Vektor seperti itu disebut vektor-kolom. Jika elemen-elemen tersebut ditulis

    berderet membentuk satu baris, maka vektor itu disebut vektor-baris. Kecuali Untuk menghemat ruangan penulisan, untuk vektor tersebut diatas ditulis pula ( ) i

      ≡ a a , dengan I = 1,2…n, dan simbol “ ≡” dapat dibaca sebagai “didefinisikan sebagai”. Jadi misalnya R a

    i

    ∈ , yaitu bahwa a i bernilai real, maka secara ringkas dapat ditulis pula . ) ( R a a ∈ ≡ dalam kontek ini n i n

      R dapat dibaca sebagai “semesta angka real berdimensi n”.

      Vektor nol dilambangkan oleh 0, adalah vektor dengan semua elemen

    bernilai nol. Salah satu jenis vektor yang ternyata penting adalah vektor basis.

      Vektor basis i e adalah vektor dengan semua elemen bernilai nol, kecuali elemen ke-I bernilai 1. misalnya, vektor basis T

      

    R e

    3 adalah ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤

      

    =

      1 3 e

      

    Tentu saja dalam ruangan berdimensi n ada vektor basis n buah, yaitu

    . , , , , 3 2 1 n K e e e e Secara singkat: n

    i

    R e ∈ dengan dengan (Soesianto, 2004)

      . 1 n i ≤ ≤

    2.3 Matriks

    2.3.1 Pengertian matriks

      ) ( a a A ij = ≡ 2 a 3 a

      

    M

    3 2 1

      = T T T T

    a

    a

    a

    a

    a

      

      Cara penulisan penulisan lain adalah berdasarkan baris: ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎤

      . , , 2 , 1 n j K =

      ] n , a K , dengan , n j R a

      Jika vektor membentuk larik berdimensi satu, maka matriks adalah larik

    berdimensi dua. Karena memiliki dua indeks, yaitu indeks untuk baris dan indeks

    untuk kolom. Matriks diberi lambang dengan huruf alfabet besar. Misalnya

    diberikan matriks A. Elemen matriks A pada baris i dan kolom j diberi lambang

    a ij. Indeks pertama i senantiasa menyatakan nomor baris, dan indeks kedua j

    menyatakan nomor kolom. Jika matriks A itu terdiri atas m baris dan n kolom,

    secara singkat akan ditulis m i a A ij , ,

      ( 1 ), K = = dan n j , , 2 , 2 ,

      M L K K K ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ mn n n n a a a a

      M 3 33 23 13 m a a a a

      A a M

    2

    32 22 12 m a a a a

      = ≡ 1 31 21 11 m ij a a a a

      ( ) ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡

      × ∈

      R a ijn m ij R a

      1 K = . Jika maka . Ditulis secara lengkap:

      M 3 2 1 Karena tiap kolom dari matriks membentuk vektor kolom, maka juga dapat ditulis, [ 1 T Superskrip (…) ditambahkan untuk menunjukkan bahwa lambang yang

    bersangkutan membentuk vektor baris. Karena itu, agar masih menghemat

    tempat, biasanya ditulis pula:

    T T T T

    T a = a a a K , a 1 2 3

      

    [ n ]

    (Soesianto,2004)

    2.3.2 Jenis-jenis matriks

      a Matriks nol (Mnol) Matriks dengan semua elemennya bernilai nol. Matriks nol diberi lambang 0 . b Matriks bujur sangkar (MBS) Matriks bujur sangkar adalah matriks yang mempunyai cacah baris sama dengan cacah kolom. c Matriks satuan Matriks satuan termasuk matriks diagonal, dilambangkan dengan I, didefinisikan sebagai matriks diagonal dengan semua elemen diagonal bernilai satu. Matriks satuan juga sering disebut sebagai matriks identitas d Matriks jarang Matriks jarang adalah matriks dengan cacah baris dan cacah kolom yang relatif besar dengan bagian terbesar dari elemen-elemennya

    bernilai nol, dan hanya sebagian kecil saja yang bernilai tak nol. e Matriks permutasi Matriks ini adalah matriks identitas yang baris-baris atau kolomnya mengalami pertukaran. (Soesianto,2004)

    2.4 Operasi-operasi atas matriks

      2.4.1 Operasi pertambahan Matriks dan matriks hanya dapat dipertambahkan, jika m = A B ( mxn ) ( pxq ) p dan n = q. Artinya, pertambahan dua matriks A dan matriks B hanya dapat terlaksana jika cacah baris untuk A dan matriks B serta cacah kolom A dan matriks B sesuai (compatible). Hasilnya adalah ij ij + matriks C dengan sifat, bahwa: c ij : = a b . Operasi ini bersifat komutatif, artinya A + B = B + A.

      2.4.2 Operasi pengurangan Matriks dan matriks hanya dapat diperkurangkan, jika A B ( mxn ) ( pxq ) m = p dan n = q. Artinya, pengurangan dua matriks A dan matriks B hanya dapat terlaksana jika cacah baris untuk A dan matriks B serta cacah kolom A dan matriks B sesuai (compatible). Hasilnya adalah matriks C dengan sifat, bahwa: c ij : = ab . ij ij

      2.4.3 Operasi perkalian a Perkalian sebuah nilai real dengan matriks ∈

      Jika matriks A dikalikan dengan sebuah nilai real β R , maka β baik β A maupun A menghasilkan matriks C yang memiliki dimensi sama dengan A.

      C ≡ ( c ) dengan c : = β a ij ij ij Artinya, matriks C diperoleh dengan mengalikan tiap elemen dari matriks A dengan nilai real β . b Perkalian vektor dengan matriks Perkalian matriks A dengan vektor x dapat memberikan ( mxn ) (n )

      T hasil vektor. Hasil kali A x adalah vektor kolom sedangkan x A adalah vektor baris. c Perkalian matriks dengan matriks Operasi perkalian atas matriks A dan matriks B tersebut diatas n menghasilkan matriks C ≡ ( c ) , dengan c : = a b ij ij ij ij

      ∑ i = 1 Secara implisit telah diisyaratkan dalam rumus ini bahwa operasi perkalian tersebut hanya terlaksana jika cacah kolom n dari matriks A sama dengan cacah baris p dari matriks B adalah sama.

      Sebagai akibatnya, matriks C memiliki cacah baris m dan cacah kolom q . Dalam hal itu matriks A dan matriks B dapat dikalikan, karena syarat kesesuaian (compatibility) terpenuhi.

      Atas dasar dapatlah dimengerti bahwa pada umumnya operasi perkalian tidak komutatif. Artinya : ≠