Penyelesaian Sistem Persamaan Linier Kompleks Dengan Invers Matriks Menggunakan Metode Faddev (Contoh Kasus: SPL Kompleks dan Hermit)

  

Penyelesaian Sistem Persamaan Linier Kompleks

Dengan Invers Matriks Menggunakan Metode Faddev

(Contoh Kasus: SPL Kompleks dan Hermit)

  1

  2 F. Aryani dan Tika Rizkiani 1,2

  Jurusan Matematika, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Sultan Syarif Kasim Riau Jl. HR. Soebrantas No. 155 Simpang Baru, Panam, Pekanbaru, 28293

Email:

  ABSTRAK Penelitian ini membahas tentang penyelesaian sistem persamaan linier kompleks dan Hermit

menggunakan metode invers matriks. Invers matriks pada penelitian ini menggunakan metode Faddeev.

Metode Faddeev merupakan salah satu metode yang dapat digunakan untuk menentukan invers dari suatu

matriks. Algoritma metode Faddeev mempunyai beberapa langkah yang sederhana. Dalam prosesnya

diperlukan Trace untuk setiap matriks hingga ke pada setiap langkah, sampai ditemukan invers

matriks. Berdasarkan pembahasan ini bahwa solusi dari sistem persamaan linier kompleks dan Hermit

berbentuk bilangan kompleks juga. Penelitian ini juga melakukan contoh kasus dalam penyelesaian sistem

persamaan linier kompleks dan Hermit untuk ukuran matriks . dan

Katakunci :Sistem Persamaan Linier, Metode Faddeev, Matriks Kompleks, Matriks Hermit, Invers Matriks.

  

ABSTRACT

This paper the settlement system of linear equations with complex and Hermit matrix inverse method

uses Faddeev . Metod e Faddeev is one method that can be used to determine the inverse of a matrix . The

algorithm determines the inverse of a matrix using Faddeev method has several steps simple. In the proces

Trace required for each matrix to at each step , until it was discovered the inverse matrix . Based on

this discussion that the solution of the complex system of linear equations and Hermit shaped complex

numbers as well . In this paper also observe case example for complex matrices and Hermit size 4 × 4 and

5 × 5 .

  Keyword : System of Linear, Faddeev Method, Complex Matrix, Hermit Matrix, Matrix Invers

  Pendahuluan Aljabar merupakan salah satu cabang ilmu yang membahas permasalahan pada bidang

matematika, salah satunya yaitu matriks. Aplikasi matriks dapat digunakan untuk menyelesaikan

berbagai macam solusi misalnya pada penyelesaian sistem persamaan linier, baik sistem

persamaan linier riil maupun sistem persamaan linier kompleks. Sistem persamaan linier jika

dibentuk kedalam , maka kita akan dapat menyelesaiakan sistem persamaan linier dengan menggunakan invers yaitu . Artinya sistem persamaan linier dapat ditentukan apabila matriks mempunyai invers.

  Ada beberapa metode yang digunakan untuk menentukan invers dari suatu matriks

diantaranya yaitu dengan menggunakan metode Operasi Baris Elementer, Metode Leverrier

Faddeev, dan metode Faddeev. Pada penelitian ini untuk menentukan invers matriks menggunakan

metode Faddeev. Metode Faddeev merupakan metode untuk menetukan invers dengan cara

menyederhanakan perhitungan koefisien polinomial karakteristik dari suatu matriks yang

dimodifikasi khusus dari metode Leverrier- Takeno oleh Faddeev dkk

  Penelitian mengenai invers ini telah diteliti oleh beberapa peneliti dianatranya, J.H. Caltenco

dkk dalam jurnalanya yang berjudul “ Charakteristic Polinomia of A and Faddeev’s Method for

  Tahun 2007. Selanjutnya diteliti oleh MR Milan B. Tasic dalam jurnalnya yang berjudul “ Generalisasi Invers “ Tahun 2003 menggunakan metode Levverier-Faddeev.

  Sistem persamaan linier yang akan dibahas pada makalah ini adalah sistem persamaan linier

dengan koefisien bilangan kompleks. Bilangan kompleks dapat didefinisikan sebagai keseluruhan

semua besaran yang berbentuk , yang dalam hal ini dan adalah bilangan nyata dan

  .

  Beberapa jenis matriks kompleks salah satunya adalah matriks Hermit. Menurut Anton dan Rorres (2005) matriks Hermit adalah matriks bujursangkar yang entri-entrinya bilangan kompleks jika berlaku , dengan adalah matriks dari konjugat-konjugat matriks

  , yang didefinisikan sebagai .

  Bahan dan Metode Penelitian Berikut langkah-langkah metodologi penelitian untuk penyelesaian sistem persamaan linier kompleks dengan invers matriks menggunakan metode Faddeev adalah sebagai berikut:

2.1 Penyelesaian Sistem Persamaan Linier untuk Matriks Kompleks dan Hermit: a. Diberikan sistem persamaan linier dengan koefisien bilangan kompleks dan Hermit.

  

b. Kemudian membentuk sistem persamaan linier kompleks ke dalam bentuk matriks

kompleks .

  c.

  Menentukan invers matriks komplek menggunakan metode Faddeev. Adapun langkah untuk menentukan invers menggunakan metode Faddeev yaitu: ; dengan ; matriks kompleks atau matriks Hermit .

  ; ; .

  ; ; . ; dengan , , . . . , adalah Trace Matriks yaitu: Penjumlahan elemen diagonal utama pada matriks bujur sangkar. Akhirnya diperoleh invers matriksnya yaitu:

  1

  1 

  AB n

  1  q n

  d. Setelah mendapatkan invers, kemudian menentukan solusi dari sistem persamaan linier kompleks dengan rumus .

  Hasil dan Pembahasan

Pembahasan yang dilakukan pada penelitian ini adalah memberikan contoh kasus untuk

penyelesaian SPL kompleks dan Hermit yang sesuai dengan metodologi penelitian.

  Contoh 1: Diberikan sitem persamaan linier kompleks dengan persamaan dan variabel sebagai berikut dan akan diselesaikan dengan metode invers matriks menggunakan Metode Faddev.

  ( 2  i ) x  ( 1 1  i ) x  ( 2 1  i ) x  ( 3 2  i ) x4 1  i ( i ) x ( 2 i ) x ( 2 i ) x ( i ) x 2 i 1        2 3 4

  ( 1 i ) x ( i ) x ( 2 i ) x ( 2 i ) x 2 i         1 2 3 4

  ( 2 i ) x ( 2 i ) x ( 1 i ) x ( 1 i ) x 1 i 1         2 3 4 Langkah pertama adalah membentuk sistem persamaan linier kompleks ke dalam matriks, yaitu:

1 Langkah selanjutnya adalah menentukan invers dari matriks

      

  5

  6

  1

  3

  7

  6

  3

  5

  6

  3

  7

  7

  i i i i i i i i i i i i i i i i

  2

  2

  8

  5

  4

  7

  2

  6

  4

  13

  

  1

  14

  6

  4

  7

  1

  2

  3

  6 maka didapat

  2 q , yaitu: i A i i i Tr q

  3

  2 ) 4 ) 1 (

           

  6 ) 9 ( 4 ) 12 (

  6 (

  2 ) (

  2

  2             

    dan nilai

  2 B adalah:

       

       

             

  7

  3

  2

  3

  1

  5

  31

  10

  18

  6

  12

  11

  8

  11

  8

  maka didapat

  3 q

  , yaitu: i A i i i i Tr q  

          

  29

  3 ) 3 ) 15 (

  2 ) 30 ( 5 ) 31 (

  3 11 ( 3 ) (

  3

  3 dan nilai

  7

  3

  4

  i i i i i i i i i i i i i i i i

  3

  8 Selanjutnya menentukan

  3 A , yaitu: A B A

  2

  3 

       

       

          

         

  

  3

  2

  15

  7

  4

  12

  5

  15

  4

  2

  30

  3

  12

  4

      

  2

       

   

  i i i i i i i i i i i i i i i i

  A A

  1

  1

  2

  2

  2

  1

       

  2

  2

  2

  1

  1

  2 1

  maka didapat

  1 q yaitu: i A i i i i Tr q

  2

  7

       

       

  ) 1 ( ) 2 (

  2

       

       

  

  i i i i i i i i i i i i A

  1

  1

  2

  2

  2

  2

  1

  menggunakan metode Faddeev, yaitu:

  1

  2

  ,

       

       

   

   

  i i i i b

  1

  2

  1 )

  ) 2 ( 2 (

  5

  7

  2 

       

       

                          

   i i i i i i i i i i i i i i i

  4

  1

  6

  1

  3

  6

  2 A , yaitu: A B A

  3

  5

  6

  6

  9

  7

  7

  2

  2

  8

  1

  5 Selanjutnya menentukan

  1 ) ( 1 1

  6

          

   

  dan nilai

  1 B adalah:

       

       

         

         

  

  i i i i i i i i i i i i i i i i

  1

  1

  2

  2

  2

  5

  1

  2

  3

  5

  2

  1

3 B adalah :

      

  11

  4 

       

  

     

   i i i i

  11

  2

  11

  2

  2

  4 A , yaitu A B A

  11

  

2

Selanjutnya

  4 q , yaitu: i i i i i A Tr q

  11

  2

  3 ) 11 ) 2 (

  11 ) 2 ( 11 ) 2 (

  11 2 ( 4 ) (

  4

  4         

  3

  18 Selanjutnya menentukan

      

  4

           

      

  i i i i i i i i i i i i i i i i

  4

  14

  7

  4

  12

  5

  15

  8

  2

  7

  1

  4

  2

  10

  18

  6

  12

  11

  8

    Maka inversnya adalah:

58 Selanjutnya akan menentukan nilai

  1 q

  3

  2

  1 i x i x i x i x i x i

             ) ) 2 (

  ) 3 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 3 (

  2 (

  5

  4

  2

  4

  1 i x i x i x i x i x i

            

Dengan langkah yang sama pada contoh sebelumnya maka diperoleh invers matriks nya adalah:

1 n

  1 q

  1  

   n

  B A            

             

  3

  5

        

  ) 1 ( ) 1 ( ) 2 ( ) 1 (

  2 (

  5

  4

  3

  2

  1 i x i x i x i x i x i

             ) ) 3 (

  3 (

  ) 3 ( ) 2 ( 1 (

  5

  4

  3

  2

  1 i x i x i x i x i x i

             )

  2 ) 1 ( ) 2 ( ) 1 (

     

     

             ) ) 1 (

  97

  151 388

  73

  97

  1

  97

  22 388 121 388

  151

  17 194 69

388

  23 194 55

388

  

55

338 337 388

  133 388 275

  97

  33

  97

  47 388 81 338

  133

  

63

388 263 388

  97

       

  970 163

388

175

       

     

     

      i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i

  161 191

127

407

  1639 317 7 154

  653 1639 485 147

  388 261 1940 317

  9 970 683

  1940 1271 485 331

  485

  7 1940 301 1940

  317 485 104

  485 137

194

  

85

194 167 970

  683 970 9 485

  122 485 226 970

  ) 2 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 1 (

  1 i x i x i x i x i x i

  1  

  33

  25

  1

  25

  7 125

  16 125

  37 125

  6 125

  25

  2 125

  18

  25

  1

  5

  1

  5

  3

  11

  125

  6

  125 162

   n

  B A

           

           

                          

  

  i i i i i i i i i i i i i i i i

  125

  14 125 173

  16

  25

  6

  25

  17 125

  79 125 122

  125

  25

  25

  2

  14 125 828

  2   

  , i x 125

  22 125

  51

  3   

  , i x

  25

  4    .

  25

  Selanjunya akan diberikan contoh sistem persamaan linier kompleks ukuran sebagai berikut: Contoh 2:

  Diberikan sitem persamaan linier kompleks dengan persamaan dan variabel sebagai berikut dan akan diselesaikan dengan metode invers matriks menggunakan Metode Faddev.

  ) ) 2 ( ) 2 ( ) 1 (

  2 ) 1 ( ) 2 ( 1 (

  5

  4

  3

  48

  14

  8

  7 125

  25

  4

  25

  22 125 102

  125 186

  25

  26 125

  66 125 137

  25

  124 194

  125

  ke dalam bentuk , yaitu: i x

  25 186

  1 n

  52

  1  

  , i x

  5 Solusi dari SPL tersebut adalah: , i x

  194

1 Langkah pertama adalah membentuk sistem persamaan linier kompleks ke dalam matriks, yaitu:

  1

  2

  1

  3

  2

  6

  2

  2

  5

  2

  

  1

  3

  2

  1

  7

  i i i i i i i i i i i i

  Selanjutnya menentukan

  6

         

  1

  2

  1

  1

  i i i i i i i i i i i i

  A maka didapat

  1 q yaitu:

  8

  1

  2

         

  3

  1

  1 ) (

  1

  1    

    A Tr q dan nilai

       

       

  A B A

       

  2 

  2 q , yaitu:

  12

  7

  4

  8

  3

  10

  i i i i i i i i i i i i maka didapat

  6

  3

  

2

  5 3 ) 6 (

  10

  2 ) (

  2

  2 

   

    A Tr q dan nilai

  adalah:

  11

  8

  45 194

  11

       

       

          

  

  5

  8

  3

  2

  12

  6

  8

  3

  3

  7

  4

  3

  2

  3

  2

  3

  1

  4

  3

  2

  1

  4

  3

  2

  1

  3

  ) 3 ( ) 2 ( ) 1 ( 1 (

  2

  1

  4

  3

  2

       

       

       

  4

  ) 2 ( ) 3 ( 1 ( 2 )

  3

  , , 970

  271 1  

  , i x

  194

  19 194

  67 2    , i x

  485

  92 485

  84 3   

  113 970 1031 4

  ) 2 ( 2 ( ) 1 ( 1 )

   i x   i x

  970

  61 970 857 5

    .

  Selanjunya akan diberikan contoh sistem persamaan linier kompleks Hermit ukuran dengan persamaan dan variabel 4 sebagai berikut: Contoh 3: Diberikan sitem persamaan linier kompleks Hermit dengan persamaan dan variabel sebagai berikut dan akan diselesaikan dengan metode invers matriks menggunakan Metode Faddev. i x x i x i x i i x i x i x i i x i x i x x i i x i x i x i x

                                  

  ) 2 ( 1 ) ) 2 ( ) 1 (

  3 ( 1 ) ) 2 ( ) 2 (

       

  

  2

  2

  1

  2 Langkah selanjutnya adalah menentukan invers dari matriks menggunakan metode Faddeev, yaitu:

  

       

       

       

       

  

  2

  1

  1

  3

  2

  2

  2

  2

  1

  2

  2

  1

   i i i i b

  3

  1

  3

  2

  2

  2

  2

  1

     

  2

  1

  3

  2

  1

  1

  i i i i i i i i i i i i

  A ,

       

       

1 A

1 B adalah:

2 A , yaitu:

2 B

  4

  3 8 i

  4 7 i

  12 11 i         

  3 8 i

  12 3 i

  2 3 i    

    

  

  4 7 i 3 i

  3 8 i   

   12  11 i 2  3 i 8 i

  1  

  Selanjutnya menentukan A , yaitu:

  3 AB A

  3

  2

   63  3  7 i 1  11 i  2  5 i    

       

  3 7 i

  45

  25 7 i

  12 3 i  

     1 

  11 i  25  7 i  32  14  19 i  

   2  5 i 12  3 i  14  9 i

  58  

  Tr ( A ) (  63 )  ( 

45 )  ( 

32 )  (  58 )

  3 : maka didapat q , yaitu q    

  66

  3

  3

  3

  3 : dan nilai B adalah

  3

    ii   i

  3

  3

  7

  1

  11

  2 5   

  i i i

   3 

  7 21  25 

  7 12 

  3  

    i i i  1 

  11  25 

  7 34  14 

  19  

  i i i

   2 

  5 12  3  14 

  9

  8  

  Selanjutnya menentukan A , yaitu:

  4 AB A

  4

  3

   5   

  5  

    5   

  5  

  Tr ( A ) 5  5  5 

  5

  4 q   

  5

  4

  4

4 Maka inversnya adalah:

  1

  1  AB n

  1  q n

  

  3

  3

  7

  1

  11 2    ii   i

   

  5

  5

  5

  5

  5

  5  

  3

  7

  21

  7

  12

  3

  i i i

      5   

  5

  5

  5

  5

  5

  5  

  

  1

  11

  7

  34

  14

  9  

  i i i

    5     

  5

  5

  5

  5

  5

  5  

  2

  12

  3

  14

  9

  8   ii   i

    

  5

  5

  5

  5

  5 5 

  Selanjutnya akan menentukan nilai ke dalam bentuk , yaitu: x

  5 2 i , x

  1 13 i , , x

  1 8 i .     x   6  16 i   

  1

  2

  3

4 Contoh 4:

  Diberikan sitem persamaan linier kompleks Hermit dengan persamaan dan variabel sebagai berikut dan akan diselesaikan dengan metode invers matriks menggunakan Metode Faddev.

  ( 2 ) x ( 1 i ) x ( 2 i ) x ( 1 i ) x (

2 i ) x (

  1

  2

  3

  4

  5

  1 2 i )          

  ( 1  i ) x  ( 4 ) x  ( 2  i ) x  ( 2  i ) x  (

2  i ) x  (

2  i )

  1

  2

  3

  4

  5 ( 2  i ) x  ( 2  i ) x  ( 2 ) x  ( 1  i ) x  (

2  i ) x  (

2  i )

  1

  2

  3

  4

  5 ( 1  i ) x  ( 2  i ) x  ( 1  i ) x  ( 5 ) x  (

3  i ) x  (

3  i )

  1

  2

  3

  4

  5 ( 2  i ) x  ( 2  i ) x  ( 2  i ) x  ( 3  i ) x  ( 3 ) x  ( 3  i )

  1

  2

  3

  4

  5 Dengan langkah yang sama pada contoh sebelumnya maka diperoleh invers matriks nya adalah:

  1

  1  AB n

  1  q n

  16

  12

  21

  13

  61

  58

  41

  7

  12          i i i i

    47 235 235 235 235 235 235

  47

  47  

  12

  21

  69

  6

  8

  1

  8

  12

  4    ii   i   i  235 235 235 47 235 47 235 235

  47  

  13

  61

  6

  8

  31

  26

  6

  5

  16      iii   i

    235 235

  47 235 235 235

  47

  47

  47  

  58

  41

  1

  8

  26

  6

  66

  3

  1    i   ii   i  235 235 47 235 235 47 235

  47

  47  

  7

  12

  12

  4

  5

  16

  3

  1

  15    i   i   i   i

    

  47

  47

  47

  47

  47

  47

  47

  47 47  Solusi dari SPL tersebut adalah:

  ,

  176 148

  116

  3

  4

  24

  4

  55 31 117 , , , . x    i x    i x   i , x   i x    i 1 2 3 4 5

  47 47 235 231 235 235 235 235

  47

  47 Kesimpulan Berdasarkan pembahasan sebelumnya maka dapat diperoleh kesimpulan, yaitu:

1. Penyelesaian SPL kompleks dan Hermit dapat diselesaikan dengan menggunakan invers matriks menggunkan metode Faddeev.

  

2. Penyelesaian sistem persamaan linier kompleks dan Hermit pada penelitian ini merupakan contoh

kasus untuk matriks ukuran dan ukuran matriks , solusinya berupa bilangan kompleks.

  Daftar Pustaka [1]Anton, dan Rorres. ”Aljabar Linear Elementer”, jilid 1. Erlangga:Jakarta.2004.

  [2] Anton, dan Rorres. ”Aljabar Linear Elementer”, jilid 2. Erlangga:Jakarta.2005. [3] Anton, Howard. “Alajabar LinierElementer”, Edisi kelima. Erlangga: Jakatra. 1987.

  [4] Gazali, Wikaria. “Matriks dan Transformasi Linier”. Graha Ilmu. Yogyakarta. 2005. [5] J. Supranto. ”Pengantar Matriks”. PT Rineka Cipta: Jakarta. 2003.

  . 2007. [6] J.H. Caltenco dkk. “ Characteristic Polinomial of A and Faddeev’s Method for [7] John D.Paliouras dkk. “ Peubah Komplekd”. Erlangga:Jakarata. 1987.

  [8] Kartono.”Aljabar Linier Vektor dan Aplikasinya Menggunakan Maple”.Graha Ilmu Yogyakatra.2003 [9] Khasanah, Lisnilwati dan Bambang Irawanto.

  “Menentukan Invers Drazin dari Matrik Singular”. Jurnal Matematika, Vol.14 No.3. 2011.

[10] Ruminta. “Matriks Persamaan Linier dan Pemograman Linier. Rekayasa Sains, Bandung

.2009.