BAHAN AJAR PERSAMAAN GARIS SINGGUNG PADA KURVA
142
LAMPIRAN III
BAHAN AJAR
PERSAMAAN GARIS SINGGUNG PADA KURVA
Pernahkan kamu melempar sebuah bola tenis atau bola voli ke atas? Apa
lintasan yang terbuat dari lemparan bola tersebut ketika bola itu jatuh ke tanah.
Tentunya lintasan bola tersebut membentuk sebuah kurva atau parabola. Dan
ketika bola tersebut dilemparkan ada bola yang menyinggung net atau tiang net.
Atau ketika kamu melempar bola tersebut bola itu menyinggung kabel listrik atau
menyinggung benda lain. Net, dan kabel tersebutlah yang dinamakan garis
singgung. Net atau kabel listrik tersebut menyinggung lintasan bola yang
berbentuk kurva tersebut dan dinamakan garis singgung kurva. Atau ketika
bermain badminton bola tersebut di lempar ke lawan main dan menyinggung raket
lawan. Raket itu lah yang di namakan garis singgung.
Perhatikan gambar di bawah ini
y
๐ฆ2
๐ฆ1
Mana yang merupakan
garis
singgung
kurva?dan mana yang
merupakan
titik
singgung?
๐ฆ = ๐(๐ฅ)
๐ต (๐ฅ2 , ๐ฆ2 )
S
๐ด(๐ฅ1 , ๐ฆ1 )
๐ฅ1
๐ฅ2
x
Pada gambar seorang anak melemparbola di pantulkan keatas dan membentuk
kurva ๐(๐ฅ), kemudian lintasan bola tersebut menyinggung sebuah tonggak listrik
yang putus yang dinamakan dengan garis S. garis S itu lah yang dinamakan garis
singgung.
Berdasarkan gambar di atas persamaan garis singgung pada kurva ๐ฆ = ๐(๐ฅ)
di titik ๐ด(๐ฅ1 , ๐ฅ2 ) adalah ๐ฆ โ ๐ฆ1 = ๐(๐ฅ โ ๐ฅ1 )
Keterangan:
y = ordinat (posisi anak itu)
x = absis (tanah)
y1 = titik singgung kurva ๐ฆ = ๐(๐ฅ) dengan garis singgung AB pada
koordinat y (titik singgung kabel listrik pada ordinat ๐ฆ = ๐ฆ1 )
x1 = titik sinngung kurva ๐ฆ = ๐(๐ฅ) dengan garis AB pada absis x (titik
singgung kabel listrik pada ordinat ๐ฅ = ๐ฅ1 )
m = gradien atau kemiringan dari garis singgung AB
143
Contoh 1 :
Diketahui kurva ๐ฆ = ๐ฅ 2 โ 3๐ฅ + 4 menyinggung sebuah garis di titik A (3,4) .
Carilah Persamaan garis singgung di titik A!
Jawab:
Diketahui:
๐ฆ = ๐ฅ 2 โ 3๐ฅ + 4
Titik singgung : 3,4
Ditanya : persamaan garis singgung kurva?
Langkah-langkah:
Kurva ๐ฆ = ๐ฅ 2 โ 3๐ฅ + 4
Untuk mencari persamaan garis singing terlebih dulu mencari gradient
garis singgung di titik A:
๐ฆโ = 2๐ฅ โ 3
Gradien di titik A (3,4)
๐ = ๐ฆโฒ(๐ฅ=3) = 2.3 โ 3 = 6 โ 3 = 3
Penyelesaian:
Persamaan garis singgung di titik A (3,4)
๐ฆ โ ๐ฆ1 = ๐ (๐ฅ โ ๐ฅ1 )
๐ฆ โ 4 = 3 (๐ฅ โ 3 )
๐ฆ โ 4 = 3๐ฅ โ 9
๐ฆ = 3๐ฅ โ 5
Kesimpulan:
Jadi persamaan garis singgung kurva adalah ๐ฆ = 3๐ฅ โ 5
Contoh 2 :
Garis singgung kurva ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ di titik (๐, ๐) sejajar dengan garis ๐ฅ + ๐ฆ =
0. Berapakah nilai ๐ + ๐ !
Jawab:
Diketahui: ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ // ๐ฅ + ๐ฆ = 0
Ditanya : nilai ๐ + ๐?
Langkah-langkah:
๐๐ฆ
Gradient garis singgung kurva ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ adalah ๐1 = ๐๐ฅ =
โ1
2โ๐ฅ
Garis ๐ฅ + ๐ฆ = 0 mempunyai gradient ๐2 = โ1
Karena garis singgung garis ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ // ๐ฅ + ๐ฆ = 0 maka ๐1 = ๐2
144
Penyelesaian:
sehingga diperoleh:
โ1
2โ๐
= โ1
๐ฅ=๐
dikuadratkan
2โ๐ = 1
2โ๐ = 1
๐=1
๐ 1 = ๐ = 2 2โ1 =2
Kesimpulan:
Jadi nilai ๐ + ๐ = 1 + 2 = 3
145
BAHAN AJAR
FUNGSI NAIK DAN FUNGSI TURUN
Sebuah peluru bergerak naik dari titik A ke titik B, kemudian bergerak
turun dari titik B ke titik C. maka gambar dari ilustrasi tersebut adalah :
1. Dikatakan fungsi f naik untuk x < 0.
Jika ๐ฅ < 0 maka ๐โฒ(๐ฅ) > 0, gradien garis singgung kurva pada setiap titik
di ๐ฅ < 0 positif.
2. Dikatakan fungsi f turun untuk ๐ฅ > 0
Jika ๐ฅ > 0 maka ๐โฒ (๐ฅ) < 0, gradien garis singgung kurva pada setiap titik
di ๐ฅ > 0 negatif.
3. Dikatakan fungsi f mempunyai nilai stasioner (nilai ekstrem) ๐ (0) = 1
Jika ๐ฅ = 0 maka ๐โฒ(๐ฅ) = 0, dan garis singgung pada titik (0,1) sejajar sumbu
x. Dalam hal ini fungsi f tidak naik dan tidak turun.
Menentukan interval-interval (selang) dimana fungsi f naik atau turun
langkah-langkahnya adalah :
1. Tentukan ๐โฒ(๐ฅ)
2. Fungsi f naik, jika ๐โฒ(๐ฅ) > 0
3. Fungsi f naik, jika ๐โฒ(๐ฅ) > 0
146
Contoh :
Tentukan pada interval mana fungsi ๐ ๐ฅ = ๐ฅ 3 + 9๐ฅ 2 + 15๐ฅ + 4 merupakan :
a. Fungsi naik
b. Fungsi turun
Jawab:
Diketahui: ๐ ๐ฅ = ๐ฅ 3 + 9๐ฅ 2 + 15๐ฅ + 4
Ditanya : Interval fungsi naik dan turun
Penyelesaian:
๐ โฒ ๐ฅ = 3๐ฅ 2 + 18๐ฅ + 15
Syarat fungsi naik
๐ โฒ (๐ฅ) > 0
3๐ฅ 2 + 18๐ฅ + 15 > 0
๐ฅ 2 + 6๐ฅ + 5 > 0
๐ฅ + 1 (๐ฅ + 5) > 0
Harga Batas
๐ฅ = โ1, ๐ฅ = โ5
-5
-1
Syarat fungsi turun
๐ โฒ (๐ฅ) < 0
3๐ฅ 2 + 18๐ฅ + 15 < 0
๐ฅ 2 + 6๐ฅ + 5 < 0
๐ฅ + 1 (๐ฅ + 5) < 0
Harga batas
๐ฅ = โ1, ๐ฅ = โ5
-5
-1
Kesimpulan:
Jadi fungsi naik pada interval ๐ฅ < โ5 atau ๐ฅ > โ1 dan fungsi turun pada interval
โ5 < ๐ฅ < โ1
Jadi fungsi naik pada interval
147
BAHAN AJAR
NILAI STASIONER DAN JENISNYA
Pada pelajaran sebelumnya kita telah mempelajari persamaan garis
singgung pada kurva. Jika kita melemparkan sebuah bola kasti atau bola lain
akan terbentuk sebuah kurva atau parabola. Saat dilempar ada saatnya bola itu
naik dan ada saatnya bola itu turun dan ada pula saat nya bola tersebut tidak naik
dan tidak turun yaitu saat kecepatan dari bola itu adalah nol. Saat bola tidak naik
dan tidak turun itulah yang di namakan titik stasioner. Dan dalam titik tersebut
terdapat nilai dari titik itu.
Perhatikan gambar di bawah ini!
Misalkan sebuah lintasan bola yang berbentuk kurva dengan persamaan ๐ฆ =
๐(๐ฅ) = ๐ฅ 2 โ 2.
Lintasan
๐ฆ = ๐(๐ฅ) = ๐ฅ 2 โ 2
mempunyai nilai minimum pada
๐ฅ = 0 sebab
๐(๐ฅ) = ๐(0) =
2
0 โ 2 = โ 2.
Turunan fungsi ๐(๐ฅ) = ๐ฅ 2 โ 2adalah
๐ โฒ(๐ฅ) = 2๐ฅ.
๐ โฒ(๐ฅ) < 0 untuk ๐ฅ < 0
๐ โฒ(๐ฅ) > 0 untuk ๐ฅ > 0
๐ โฒ(0) = 0 pada ๐ฅ = 0.
๐(๐ฅ) turun untuk ๐ฅ < 0 dan ๐ (๐ฅ) naik untuk ๐ฅ > 0.
๐(๐ฅ) di ๐ฅ = 0 tidak turun atau naik, titik ini disebut titik stasioner.
Jika ๐ โ ๐ = 0, ๐ (๐) adalah nilai stationer f pada ๐ฅ = ๐
Jenis-jenis nilai stasioner adalah
1. Titik balik maksimum
2. Titik balik minimum
3. Titik belok horizontal
148
Untuk menentukan jenis-jenis nilai stasioner harus diselidiki di sekitar
๐ฅ = ๐. Terdapat 4 kemungkinan di sekitar ๐ฅ = ๐, yaitu
1. Titik (๐, ๐(๐)) adalah titik balik maksimum
fโ=0
titik balik maksimum
f(x)
fโ
+
fโ
-
2. Titik (๐, ๐(๐)) adalah titik balik minimum
f(x)
fโ -
+
fโ
fโ=0
titik balik minimum
3. Titik (๐, ๐(๐)) adalah titik belok naik dan turun
f(x)
f(x)
titik belok
naik
titik belok
turun
+
๐โ < 0
0
โ ๐โ > 0
๐โ=0
๐โ > 0
+
๐โ = 0
โ๐โ < 0
149
Defenisi :
Jika fungsi f mencapai titik ekstrim pada (a, f(a)) dan terdiferensialkan
pada titik itu maka titik (a, f(a)) merupakan titik stasioner atau f '(x) = 0
Jenis titik stationer dapat ditentukan dengan uji turunan pertama dan uji
turunan kedua.
Langkah-langkah untuk menentukan jenis stationer adalah
1. Dari persamaan f โ(x) = 0 telah diperoleh absis titik stationer x=2.
Gambarlah absis stasioner ini pada garis bilangan.
-1 0 1 2 3 4
2. Tentukan absis titik-titik uji di sebelah kiri dan kanan absis
stationer. Misalnya : untuk titik uji di kiri x = 2 adalah x = 0 dan
di kanannya adalah x = 3
Absis titik uji
0
3
3. Periksa tanda dari f โ(0) dan f โ(3) dengan menyubstitusikannya ke
dalam ๐ โ(๐ฅ) = โ2๐ฅ + 4
๐ โ (0) = โ2 (0) + 4 (positif)
๐ โ (3) = โ2 (3) + 4 = โ2 (negatif)
Bubuhkan tanda-tanda positif/negatif tersebut pada selang
yang memuat absis titik uji yang bersesuaian.
f โ(x)
+
0
-
Gradien
Karena terjadi perubahan tanda f โ dari (+) ke (-) dari kiri ke
kanan, titik (2,4) merupakan titik balik maksimum dan nilai balik
maksimumnya adalah f (2) = 4
150
Contoh :
Diketahui persamaan ๐ฆ = ๐(๐ฅ) = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3 , Tentukan titik potong dengan
sumbu x dan sumbu y , nilai stasioner dan titik stasioner.
Jawab:
Diketahui: ๐ฆ = ๐(๐ฅ) = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3
Ditanya : Titik potong sumbu x dan y, Nilai stasioner dan titiknya?
Penyelesaian:
Grafik memotong sumbu x, bila y = 0.
๐ฆ = 0 = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3
0 = ๐ฅ (3 โ ๐ฅ 2 )
0 = ๐ฅ( 3 โ ๐ฅ)(
3 + ๐ฅ)
Titik potong sumbu x adalah (0,0), ( 3 , 0), (โ 3 , 0)
Garfik memotong sumbu y, jika x = 0
๐ฆ = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3
๐ฆ = 3.0 โ 03
๐ฆ = 0
titik potong sumbu y adalah (0,0)
Nilai dan titik Stasioner
Syarat stasioner adalah : ๐โ (๐ฅ) = 0
๐โ (๐ฅ) = 3 โ 3๐ฅ 2
3 (1 โ ๐ฅ 2 )
3 (1 โ ๐ฅ) (1 + ๐ฅ)
๐ฅ = 1, ๐ฅ = โ1
untuk ๐ฅ = 1 ๐ 1 = 3 1 โ โ1 3 = 2
๐ฅ = โ1 ๐(โ1) = 3(โ1) โ (โ1)3 = โ2
nilai stasionernya : ๐ฆ = 2 dan ๐ฆ = โ2
titik stasioner : Titik balik Maksimum di(1,2) dan Titik balik minimum di
(โ1, โ2)
Kesimpulan:
Tipot sumbu x: Titik potong sumbu x adalah (0,0), ( 3 , 0), (โ 3 , 0)
Tipot sumbu y : (0,0)
Nilai stasioner :๐ฆ = 2 dan ๐ฆ = โ2
Titik stasioner : (1,2) dan (โ1, โ2)
151
BAHAN AJAR
NILAI MAKSIMUM DAN MINIMUM DALAM
INTERVAL TERTUTUP
Untuk menentukan nilai maksimum dan minimum fungsi dalam interval tertutup
dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
a. Menentukan nilai fungsi pada batas interval.
b. Menentukan nilai stasioner
c. Menentukan nilai minimum dan maksimum berdasarkan hasil dari (a) dan
(b).
Contoh Soal:
Tentukan nilai maksimum dan minimum untuk fungsi ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3 pada
interval โ1 < ๐ฅ < 3.
Penyelesaian:
Fungsi ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3 pada interval โ1 < ๐ฅ < 3.
Nilai fungsi pada batas interval:
๐ โ1 = 6 โ1 2 โ โ1 3 = 6 + 1 = 7
๐ 3 = 6(3)2 โ (3)3 = 54 โ 27 = 27
Nilai stasioner fungsi:
๐ โฒ ๐ฅ = 12๐ฅ โ 3๐ฅ 2 = 0
3๐ฅ 4 โ ๐ฅ = 0
๐ฅ = 0 atau ๐ฅ = 4
๐ฅ = 0 di dalam interval(dicari nilai fungsinya)
๐ฅ = 4 di luar interval (tidak dicari nilai fungsinya)
Untuk ๐ฅ = 0 maka:
๐ 0 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 0 2โ 0 3=0
Untuk ๐ฅ = โ1 maka:
๐ โ1 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
= 6 โ1 2 โ โ1 3
=7
Untuk ๐ฅ = 1 maka:
๐ 1 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 1 2โ 1 3
=5
152
Untuk ๐ฅ = 2 maka:
๐ 2 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 2 2โ 2 3
= 16
Untuk ๐ฅ = 3 maka:
๐ 3 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 3 2โ 3 3
= 27
Sehingga diperoleh ๐ โ1 = 7, ๐ 0 = 0, ๐ 1 = 5, ๐ 2 = 16, ๐ 3 = 27
Jadi nilai maksimum dari fungsi ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3 adalah 27 dan nilai minimum
adalah 0.
153
BAHAN AJAR
PENGGUNAAN NILAI MAKSIMUM DAN
MINIMUM
Dalam matematika terapan sering kali berhadapan dengan soal yang harus
diterjemahkan dalam bahasa matematika yang disebut membuat model
matematika kemudian dianalisis.
Nilai ekstrem diperoleh dari f โ= 0 atau
dy
=0
dx
Contoh :
1. Sebidang tanah terletak sepanjang suatu tembok. Tanah itu akan dipagari
untuk peternakan ayam. Jika pagar kawat yang tersedia panjangnya 500 m
dan peternakan itu dibuat berbentuk persegi panjang, tentukan ukurannya
agar terdapat daerah peternakan yang seluas-luasnya !
Jawab :
Diketahui : panjang pagar kawat : 500 m
Ditanya: ukuran daerah peternakan seluas-luasnya?
Langkah-langkah:
Misalkan lebar kandang = x meter
panjangnya = (500 โ 2๐ฅ) meter
Jika ๐ฅ ๏ณ 0 dan (500 โ 2๐ฅ) ๏ณ 0 maka 0 ๏ฃ x ๏ฃ 250
Luas kandang = ๐ฟ (๐ฅ) = ๐ฅ(500 โ 2๐ฅ)
= 500๐ฅ โ 2๐ฅ 2
๐ฟ โ (๐ฅ) = 500 โ 4 ๐ฅ = 4 (125 โ ๐ฅ)
Penyelesaian:
Nilai ekstrem diperoleh jika ๐ฟ โ (๐ฅ) = 0
4 (125 โ ๐ฅ) = 0
๐ฅ = 125
154
500 โ 2๐ฅ
L
x
x
Jadi, untuk x = 125 terdapat nilai ekstrem maksimum
๐ฟ(125) = 125 (500 โ 250)
= 31.250
Kesimpulan:
Jadi, untuk membuat kandang dengan lebar = 125 m dan panjang = 250 m,
akan terdapat luas kandang yang sebesar-besarnya, yaitu 31.250 m2.
2. Selembar aluminium akan dibuat silinder tanpa tutup dengan volume
8000๐ ๐๐3 . Tentukan tinggi dan jari-jari alas silinder agar aluminium yang
digunakan seminimal mungkin.
Jawab:
Diketahui: Volume silinder tanpa tutup yang dibuat 8000๐ ๐๐3
Ditanyakan : Tinggi dan jari-jari alas silinder agar luas aluminium minimal?
Langkah-langkah:
Misalkan volume silinder = V (r), tinggi silinder = t , jari-jari alas silinder =
r dan luas permukaan silinder adalah L (r)
๐ ๐ = ๐๐ข๐๐ ๐๐๐๐ ร ๐ก๐๐๐๐๐
8000๐ = ๐๐ 2 ร ๐ก
๐ฟ ๐ = ๐๐ข๐๐ ๐๐๐๐ + ๐๐ข๐๐ ๐ ๐๐๐ข๐๐ข๐๐
๐ก=
8000
๐2
โฆโฆ2)
= ๐๐ 2 + 2๐๐๐ก
Substitusikan pers 1 ke pers 2, sehingga diperoleh
๐ฟ ๐ = ๐๐ 2 + 2๐๐๐ก
= ๐๐ 2 + 2๐๐(
โฆ..1)
8000
)
๐2
Agar silinder mempunyai luas yang minimum, maka
๐ฟโฒ ๐ = 0
๐๐ 2 + 16.000๐๐ โ1 = 0
155
16.000๐
=0
๐2
16.000๐
2๐๐ =
๐2
2๐๐ โ
๐ 3 = 8000
๐ = 20
Penyelesaian:
โฆ..3)
Substitusikan 3) ke persamaan 1)
8000
๐2
8000
=
202
๐ก=
= 20
Kesimpulan:
Jadi, tinggi silinder adalah 20 cm, dan jari-jari silinder adalah 20 cm
156
BAHAN AJAR
PENGGUNAAN TURUNAN DALAM KECEPATAN
DAN PERCEPATAN
A. Kecepatan
Kecepatan yaitu kecepatan sebagai perubahan jarak yang ditempuh
benda terhadap waktu.
Apabila jarak yang ditempuh suatu benda dalam t detik dinyatakan
dengan h(t), maka kecepatan sesaat benda tersebut pada detik ke โ t adalah:
๐ฃ ๐ก =
๐๐(๐ก)
= ๐โฒ๐ก
๐๐ก
B. Percepatan
Apabila kecepatan benda juga merupakn fungsi dari waktu (v(t))
maka perubahan kecepatan terhadap waktu ini dinamakan percepatan
rata-rata(๐).
๐=
๐๐๐๐ข๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐ก๐๐
โ๐ฃ
=
๐ค๐๐๐ก๐ข ๐ฆ๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐ข๐๐๐ โ๐ก
Perhatikan grafik kecepatan terhadap waktu.
v
v(t)
๏t
0
t1
t2
Percepatan rata-rata dari t1 = 1 sampai t2 = t ๏ซ ๏t adalah :
(a) ๏ฝ
๏v v(t 2 ) ๏ญ v(t1 )
๏ฝ
๏t
๏t
157
๏ฝ
v(t ๏ซ ๏t ) ๏ญ v(t )
๏t
Jika ๏t cukup kecil (๏t ๏ฎ 0) , maka percepatan rata-rata akan
menjadi percepatan sesaat pada t = t1. Sehingga :
๐ฃ ๐ก + โ๐ก โ ๐ฃ(๐ก)
โ๐กโ0
โ๐ก
๐๐ฃ
๐=
= ๐ฃ โฒ (๐ก)
๐๐ก
๐ = lim
Contoh:
1. Sebuah benda bergerak sepanjang garis lurus sehingga kedudukannya
setelah x detik memenuhi persamaan ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 3 + ๐ฅ 2 , dengan ๐(๐ฅ)
dinyatakan dalam meter. Tentukan kecepatan rata-rata benda dalam selang
waktu 2 โค ๐ฅ โค 3 dan kecepatan sesaat benda saat x = 2!
Jawab:
Diketahui : persamaan benda ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 3 + ๐ฅ 2
โ๐ฅ = 1
Ditanya : Kecapatan rata-rata pada 2 โค ๐ฅ โค 3 dan kecepatan sesaat bensa
saat x = 2
Penyelesaian:
Untuk mencari kecepatan rata-rata gunakan rumus
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ)
โ๐ฅ
Untuk mencari kecepatan sesaat gunakan rumus
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ)
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
lim
Kecepatan rata-rata pada 2 โค ๐ฅ โค 3
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ) ๐ 2 + 1 โ ๐(2)
=
โ๐ฅ
1
=
6(3)3 + (3)2 โ (6 2 3 + 2 2 )
1
162 + 9 โ 52
=
1
= 119 ๐/๐
158
Kecepatan sesaat pada saat x = 2
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ)
๐ 2 + โ๐ฅ โ ๐(2)
lim
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
โ๐ฅ
= lim
โ๐ฅโ0
6 2 + โ๐ฅ
3
+ 2 + โ๐ฅ
โ๐ฅ
2
โ (6(2)3 + 22 )
6 8 + 12โ + 6โ2 + โ๐ฅ 3 + 4 + 4โ๐ฅ + โ๐ฅ 2 โ 52
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
48 + 72โ + 36โ2 + 6โ๐ฅ 3 + 4 + 4โ๐ฅ + โ๐ฅ 2 โ 52
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
72โ + 36โ2 + 6โ๐ฅ 3 + 4โ๐ฅ + โ๐ฅ 2
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
= lim 72 + 36โ + 6โ๐ฅ 2 + 4 + โ๐ฅ
โ๐ฅโ0
= lim 76 + 36โ + 6โ๐ฅ 2 + โ๐ฅ
โ๐ฅโ0
= 76
Kesimpulan
Jadi kecepatan rata-rata benda pada selang waktu 2 โค ๐ฅ โค 3
adalah 119 ๐/๐ dan kecepatan sesaat benda adalah 76 ๐/๐
2. Sebuah peluru ditembakkan vertical ke atas dengan kecepatan ๐0 ๐/
๐๐๐ก๐๐. Tinggi peluru setelah t detik dinyatakan dengan fungsi ๐ ๐ก = 5 +
5
20๐ก โ ๐ก 2 . Tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru tersebut adalah?
4
Jawab:
5
Diketahui: fungsi ๐ ๐ก = 5 + 20๐ก โ ๐ก 2 .
4
Ditanya :Tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru tersebut ?
Langkah
Untuk mencari tinggi maksimum kita cari titik stasionernya. Titik
stasioner terjadi jika ๐โฒ ๐ฅ = 0
5
๐ ๐ก = 5 + 20๐ก โ ๐ก 2
4
5
โฒ
๐ ๐ก = 20 โ ๐ก = 0
2
5
20 = ๐ก
2
40 = 5๐ก
40
๐ก=
=8
5
159
Penyelesaian:
jika t = 8 adalah
5
๐ ๐ก = 5 + 20๐ก โ ๐ก 2
4
5
๐ 8 = 5 + 20(8) โ (8)2
4
๐ 8 = 5 + 160 โ 80
๐ 8 = 85 ๐
Kesimpulan:
Jadi tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru adalah 85 m
LAMPIRAN III
BAHAN AJAR
PERSAMAAN GARIS SINGGUNG PADA KURVA
Pernahkan kamu melempar sebuah bola tenis atau bola voli ke atas? Apa
lintasan yang terbuat dari lemparan bola tersebut ketika bola itu jatuh ke tanah.
Tentunya lintasan bola tersebut membentuk sebuah kurva atau parabola. Dan
ketika bola tersebut dilemparkan ada bola yang menyinggung net atau tiang net.
Atau ketika kamu melempar bola tersebut bola itu menyinggung kabel listrik atau
menyinggung benda lain. Net, dan kabel tersebutlah yang dinamakan garis
singgung. Net atau kabel listrik tersebut menyinggung lintasan bola yang
berbentuk kurva tersebut dan dinamakan garis singgung kurva. Atau ketika
bermain badminton bola tersebut di lempar ke lawan main dan menyinggung raket
lawan. Raket itu lah yang di namakan garis singgung.
Perhatikan gambar di bawah ini
y
๐ฆ2
๐ฆ1
Mana yang merupakan
garis
singgung
kurva?dan mana yang
merupakan
titik
singgung?
๐ฆ = ๐(๐ฅ)
๐ต (๐ฅ2 , ๐ฆ2 )
S
๐ด(๐ฅ1 , ๐ฆ1 )
๐ฅ1
๐ฅ2
x
Pada gambar seorang anak melemparbola di pantulkan keatas dan membentuk
kurva ๐(๐ฅ), kemudian lintasan bola tersebut menyinggung sebuah tonggak listrik
yang putus yang dinamakan dengan garis S. garis S itu lah yang dinamakan garis
singgung.
Berdasarkan gambar di atas persamaan garis singgung pada kurva ๐ฆ = ๐(๐ฅ)
di titik ๐ด(๐ฅ1 , ๐ฅ2 ) adalah ๐ฆ โ ๐ฆ1 = ๐(๐ฅ โ ๐ฅ1 )
Keterangan:
y = ordinat (posisi anak itu)
x = absis (tanah)
y1 = titik singgung kurva ๐ฆ = ๐(๐ฅ) dengan garis singgung AB pada
koordinat y (titik singgung kabel listrik pada ordinat ๐ฆ = ๐ฆ1 )
x1 = titik sinngung kurva ๐ฆ = ๐(๐ฅ) dengan garis AB pada absis x (titik
singgung kabel listrik pada ordinat ๐ฅ = ๐ฅ1 )
m = gradien atau kemiringan dari garis singgung AB
143
Contoh 1 :
Diketahui kurva ๐ฆ = ๐ฅ 2 โ 3๐ฅ + 4 menyinggung sebuah garis di titik A (3,4) .
Carilah Persamaan garis singgung di titik A!
Jawab:
Diketahui:
๐ฆ = ๐ฅ 2 โ 3๐ฅ + 4
Titik singgung : 3,4
Ditanya : persamaan garis singgung kurva?
Langkah-langkah:
Kurva ๐ฆ = ๐ฅ 2 โ 3๐ฅ + 4
Untuk mencari persamaan garis singing terlebih dulu mencari gradient
garis singgung di titik A:
๐ฆโ = 2๐ฅ โ 3
Gradien di titik A (3,4)
๐ = ๐ฆโฒ(๐ฅ=3) = 2.3 โ 3 = 6 โ 3 = 3
Penyelesaian:
Persamaan garis singgung di titik A (3,4)
๐ฆ โ ๐ฆ1 = ๐ (๐ฅ โ ๐ฅ1 )
๐ฆ โ 4 = 3 (๐ฅ โ 3 )
๐ฆ โ 4 = 3๐ฅ โ 9
๐ฆ = 3๐ฅ โ 5
Kesimpulan:
Jadi persamaan garis singgung kurva adalah ๐ฆ = 3๐ฅ โ 5
Contoh 2 :
Garis singgung kurva ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ di titik (๐, ๐) sejajar dengan garis ๐ฅ + ๐ฆ =
0. Berapakah nilai ๐ + ๐ !
Jawab:
Diketahui: ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ // ๐ฅ + ๐ฆ = 0
Ditanya : nilai ๐ + ๐?
Langkah-langkah:
๐๐ฆ
Gradient garis singgung kurva ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ adalah ๐1 = ๐๐ฅ =
โ1
2โ๐ฅ
Garis ๐ฅ + ๐ฆ = 0 mempunyai gradient ๐2 = โ1
Karena garis singgung garis ๐ฆ = 2 2 โ ๐ฅ // ๐ฅ + ๐ฆ = 0 maka ๐1 = ๐2
144
Penyelesaian:
sehingga diperoleh:
โ1
2โ๐
= โ1
๐ฅ=๐
dikuadratkan
2โ๐ = 1
2โ๐ = 1
๐=1
๐ 1 = ๐ = 2 2โ1 =2
Kesimpulan:
Jadi nilai ๐ + ๐ = 1 + 2 = 3
145
BAHAN AJAR
FUNGSI NAIK DAN FUNGSI TURUN
Sebuah peluru bergerak naik dari titik A ke titik B, kemudian bergerak
turun dari titik B ke titik C. maka gambar dari ilustrasi tersebut adalah :
1. Dikatakan fungsi f naik untuk x < 0.
Jika ๐ฅ < 0 maka ๐โฒ(๐ฅ) > 0, gradien garis singgung kurva pada setiap titik
di ๐ฅ < 0 positif.
2. Dikatakan fungsi f turun untuk ๐ฅ > 0
Jika ๐ฅ > 0 maka ๐โฒ (๐ฅ) < 0, gradien garis singgung kurva pada setiap titik
di ๐ฅ > 0 negatif.
3. Dikatakan fungsi f mempunyai nilai stasioner (nilai ekstrem) ๐ (0) = 1
Jika ๐ฅ = 0 maka ๐โฒ(๐ฅ) = 0, dan garis singgung pada titik (0,1) sejajar sumbu
x. Dalam hal ini fungsi f tidak naik dan tidak turun.
Menentukan interval-interval (selang) dimana fungsi f naik atau turun
langkah-langkahnya adalah :
1. Tentukan ๐โฒ(๐ฅ)
2. Fungsi f naik, jika ๐โฒ(๐ฅ) > 0
3. Fungsi f naik, jika ๐โฒ(๐ฅ) > 0
146
Contoh :
Tentukan pada interval mana fungsi ๐ ๐ฅ = ๐ฅ 3 + 9๐ฅ 2 + 15๐ฅ + 4 merupakan :
a. Fungsi naik
b. Fungsi turun
Jawab:
Diketahui: ๐ ๐ฅ = ๐ฅ 3 + 9๐ฅ 2 + 15๐ฅ + 4
Ditanya : Interval fungsi naik dan turun
Penyelesaian:
๐ โฒ ๐ฅ = 3๐ฅ 2 + 18๐ฅ + 15
Syarat fungsi naik
๐ โฒ (๐ฅ) > 0
3๐ฅ 2 + 18๐ฅ + 15 > 0
๐ฅ 2 + 6๐ฅ + 5 > 0
๐ฅ + 1 (๐ฅ + 5) > 0
Harga Batas
๐ฅ = โ1, ๐ฅ = โ5
-5
-1
Syarat fungsi turun
๐ โฒ (๐ฅ) < 0
3๐ฅ 2 + 18๐ฅ + 15 < 0
๐ฅ 2 + 6๐ฅ + 5 < 0
๐ฅ + 1 (๐ฅ + 5) < 0
Harga batas
๐ฅ = โ1, ๐ฅ = โ5
-5
-1
Kesimpulan:
Jadi fungsi naik pada interval ๐ฅ < โ5 atau ๐ฅ > โ1 dan fungsi turun pada interval
โ5 < ๐ฅ < โ1
Jadi fungsi naik pada interval
147
BAHAN AJAR
NILAI STASIONER DAN JENISNYA
Pada pelajaran sebelumnya kita telah mempelajari persamaan garis
singgung pada kurva. Jika kita melemparkan sebuah bola kasti atau bola lain
akan terbentuk sebuah kurva atau parabola. Saat dilempar ada saatnya bola itu
naik dan ada saatnya bola itu turun dan ada pula saat nya bola tersebut tidak naik
dan tidak turun yaitu saat kecepatan dari bola itu adalah nol. Saat bola tidak naik
dan tidak turun itulah yang di namakan titik stasioner. Dan dalam titik tersebut
terdapat nilai dari titik itu.
Perhatikan gambar di bawah ini!
Misalkan sebuah lintasan bola yang berbentuk kurva dengan persamaan ๐ฆ =
๐(๐ฅ) = ๐ฅ 2 โ 2.
Lintasan
๐ฆ = ๐(๐ฅ) = ๐ฅ 2 โ 2
mempunyai nilai minimum pada
๐ฅ = 0 sebab
๐(๐ฅ) = ๐(0) =
2
0 โ 2 = โ 2.
Turunan fungsi ๐(๐ฅ) = ๐ฅ 2 โ 2adalah
๐ โฒ(๐ฅ) = 2๐ฅ.
๐ โฒ(๐ฅ) < 0 untuk ๐ฅ < 0
๐ โฒ(๐ฅ) > 0 untuk ๐ฅ > 0
๐ โฒ(0) = 0 pada ๐ฅ = 0.
๐(๐ฅ) turun untuk ๐ฅ < 0 dan ๐ (๐ฅ) naik untuk ๐ฅ > 0.
๐(๐ฅ) di ๐ฅ = 0 tidak turun atau naik, titik ini disebut titik stasioner.
Jika ๐ โ ๐ = 0, ๐ (๐) adalah nilai stationer f pada ๐ฅ = ๐
Jenis-jenis nilai stasioner adalah
1. Titik balik maksimum
2. Titik balik minimum
3. Titik belok horizontal
148
Untuk menentukan jenis-jenis nilai stasioner harus diselidiki di sekitar
๐ฅ = ๐. Terdapat 4 kemungkinan di sekitar ๐ฅ = ๐, yaitu
1. Titik (๐, ๐(๐)) adalah titik balik maksimum
fโ=0
titik balik maksimum
f(x)
fโ
+
fโ
-
2. Titik (๐, ๐(๐)) adalah titik balik minimum
f(x)
fโ -
+
fโ
fโ=0
titik balik minimum
3. Titik (๐, ๐(๐)) adalah titik belok naik dan turun
f(x)
f(x)
titik belok
naik
titik belok
turun
+
๐โ < 0
0
โ ๐โ > 0
๐โ=0
๐โ > 0
+
๐โ = 0
โ๐โ < 0
149
Defenisi :
Jika fungsi f mencapai titik ekstrim pada (a, f(a)) dan terdiferensialkan
pada titik itu maka titik (a, f(a)) merupakan titik stasioner atau f '(x) = 0
Jenis titik stationer dapat ditentukan dengan uji turunan pertama dan uji
turunan kedua.
Langkah-langkah untuk menentukan jenis stationer adalah
1. Dari persamaan f โ(x) = 0 telah diperoleh absis titik stationer x=2.
Gambarlah absis stasioner ini pada garis bilangan.
-1 0 1 2 3 4
2. Tentukan absis titik-titik uji di sebelah kiri dan kanan absis
stationer. Misalnya : untuk titik uji di kiri x = 2 adalah x = 0 dan
di kanannya adalah x = 3
Absis titik uji
0
3
3. Periksa tanda dari f โ(0) dan f โ(3) dengan menyubstitusikannya ke
dalam ๐ โ(๐ฅ) = โ2๐ฅ + 4
๐ โ (0) = โ2 (0) + 4 (positif)
๐ โ (3) = โ2 (3) + 4 = โ2 (negatif)
Bubuhkan tanda-tanda positif/negatif tersebut pada selang
yang memuat absis titik uji yang bersesuaian.
f โ(x)
+
0
-
Gradien
Karena terjadi perubahan tanda f โ dari (+) ke (-) dari kiri ke
kanan, titik (2,4) merupakan titik balik maksimum dan nilai balik
maksimumnya adalah f (2) = 4
150
Contoh :
Diketahui persamaan ๐ฆ = ๐(๐ฅ) = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3 , Tentukan titik potong dengan
sumbu x dan sumbu y , nilai stasioner dan titik stasioner.
Jawab:
Diketahui: ๐ฆ = ๐(๐ฅ) = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3
Ditanya : Titik potong sumbu x dan y, Nilai stasioner dan titiknya?
Penyelesaian:
Grafik memotong sumbu x, bila y = 0.
๐ฆ = 0 = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3
0 = ๐ฅ (3 โ ๐ฅ 2 )
0 = ๐ฅ( 3 โ ๐ฅ)(
3 + ๐ฅ)
Titik potong sumbu x adalah (0,0), ( 3 , 0), (โ 3 , 0)
Garfik memotong sumbu y, jika x = 0
๐ฆ = 3๐ฅ โ ๐ฅ 3
๐ฆ = 3.0 โ 03
๐ฆ = 0
titik potong sumbu y adalah (0,0)
Nilai dan titik Stasioner
Syarat stasioner adalah : ๐โ (๐ฅ) = 0
๐โ (๐ฅ) = 3 โ 3๐ฅ 2
3 (1 โ ๐ฅ 2 )
3 (1 โ ๐ฅ) (1 + ๐ฅ)
๐ฅ = 1, ๐ฅ = โ1
untuk ๐ฅ = 1 ๐ 1 = 3 1 โ โ1 3 = 2
๐ฅ = โ1 ๐(โ1) = 3(โ1) โ (โ1)3 = โ2
nilai stasionernya : ๐ฆ = 2 dan ๐ฆ = โ2
titik stasioner : Titik balik Maksimum di(1,2) dan Titik balik minimum di
(โ1, โ2)
Kesimpulan:
Tipot sumbu x: Titik potong sumbu x adalah (0,0), ( 3 , 0), (โ 3 , 0)
Tipot sumbu y : (0,0)
Nilai stasioner :๐ฆ = 2 dan ๐ฆ = โ2
Titik stasioner : (1,2) dan (โ1, โ2)
151
BAHAN AJAR
NILAI MAKSIMUM DAN MINIMUM DALAM
INTERVAL TERTUTUP
Untuk menentukan nilai maksimum dan minimum fungsi dalam interval tertutup
dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
a. Menentukan nilai fungsi pada batas interval.
b. Menentukan nilai stasioner
c. Menentukan nilai minimum dan maksimum berdasarkan hasil dari (a) dan
(b).
Contoh Soal:
Tentukan nilai maksimum dan minimum untuk fungsi ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3 pada
interval โ1 < ๐ฅ < 3.
Penyelesaian:
Fungsi ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3 pada interval โ1 < ๐ฅ < 3.
Nilai fungsi pada batas interval:
๐ โ1 = 6 โ1 2 โ โ1 3 = 6 + 1 = 7
๐ 3 = 6(3)2 โ (3)3 = 54 โ 27 = 27
Nilai stasioner fungsi:
๐ โฒ ๐ฅ = 12๐ฅ โ 3๐ฅ 2 = 0
3๐ฅ 4 โ ๐ฅ = 0
๐ฅ = 0 atau ๐ฅ = 4
๐ฅ = 0 di dalam interval(dicari nilai fungsinya)
๐ฅ = 4 di luar interval (tidak dicari nilai fungsinya)
Untuk ๐ฅ = 0 maka:
๐ 0 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 0 2โ 0 3=0
Untuk ๐ฅ = โ1 maka:
๐ โ1 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
= 6 โ1 2 โ โ1 3
=7
Untuk ๐ฅ = 1 maka:
๐ 1 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 1 2โ 1 3
=5
152
Untuk ๐ฅ = 2 maka:
๐ 2 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 2 2โ 2 3
= 16
Untuk ๐ฅ = 3 maka:
๐ 3 = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3
=6 3 2โ 3 3
= 27
Sehingga diperoleh ๐ โ1 = 7, ๐ 0 = 0, ๐ 1 = 5, ๐ 2 = 16, ๐ 3 = 27
Jadi nilai maksimum dari fungsi ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 2 โ ๐ฅ 3 adalah 27 dan nilai minimum
adalah 0.
153
BAHAN AJAR
PENGGUNAAN NILAI MAKSIMUM DAN
MINIMUM
Dalam matematika terapan sering kali berhadapan dengan soal yang harus
diterjemahkan dalam bahasa matematika yang disebut membuat model
matematika kemudian dianalisis.
Nilai ekstrem diperoleh dari f โ= 0 atau
dy
=0
dx
Contoh :
1. Sebidang tanah terletak sepanjang suatu tembok. Tanah itu akan dipagari
untuk peternakan ayam. Jika pagar kawat yang tersedia panjangnya 500 m
dan peternakan itu dibuat berbentuk persegi panjang, tentukan ukurannya
agar terdapat daerah peternakan yang seluas-luasnya !
Jawab :
Diketahui : panjang pagar kawat : 500 m
Ditanya: ukuran daerah peternakan seluas-luasnya?
Langkah-langkah:
Misalkan lebar kandang = x meter
panjangnya = (500 โ 2๐ฅ) meter
Jika ๐ฅ ๏ณ 0 dan (500 โ 2๐ฅ) ๏ณ 0 maka 0 ๏ฃ x ๏ฃ 250
Luas kandang = ๐ฟ (๐ฅ) = ๐ฅ(500 โ 2๐ฅ)
= 500๐ฅ โ 2๐ฅ 2
๐ฟ โ (๐ฅ) = 500 โ 4 ๐ฅ = 4 (125 โ ๐ฅ)
Penyelesaian:
Nilai ekstrem diperoleh jika ๐ฟ โ (๐ฅ) = 0
4 (125 โ ๐ฅ) = 0
๐ฅ = 125
154
500 โ 2๐ฅ
L
x
x
Jadi, untuk x = 125 terdapat nilai ekstrem maksimum
๐ฟ(125) = 125 (500 โ 250)
= 31.250
Kesimpulan:
Jadi, untuk membuat kandang dengan lebar = 125 m dan panjang = 250 m,
akan terdapat luas kandang yang sebesar-besarnya, yaitu 31.250 m2.
2. Selembar aluminium akan dibuat silinder tanpa tutup dengan volume
8000๐ ๐๐3 . Tentukan tinggi dan jari-jari alas silinder agar aluminium yang
digunakan seminimal mungkin.
Jawab:
Diketahui: Volume silinder tanpa tutup yang dibuat 8000๐ ๐๐3
Ditanyakan : Tinggi dan jari-jari alas silinder agar luas aluminium minimal?
Langkah-langkah:
Misalkan volume silinder = V (r), tinggi silinder = t , jari-jari alas silinder =
r dan luas permukaan silinder adalah L (r)
๐ ๐ = ๐๐ข๐๐ ๐๐๐๐ ร ๐ก๐๐๐๐๐
8000๐ = ๐๐ 2 ร ๐ก
๐ฟ ๐ = ๐๐ข๐๐ ๐๐๐๐ + ๐๐ข๐๐ ๐ ๐๐๐ข๐๐ข๐๐
๐ก=
8000
๐2
โฆโฆ2)
= ๐๐ 2 + 2๐๐๐ก
Substitusikan pers 1 ke pers 2, sehingga diperoleh
๐ฟ ๐ = ๐๐ 2 + 2๐๐๐ก
= ๐๐ 2 + 2๐๐(
โฆ..1)
8000
)
๐2
Agar silinder mempunyai luas yang minimum, maka
๐ฟโฒ ๐ = 0
๐๐ 2 + 16.000๐๐ โ1 = 0
155
16.000๐
=0
๐2
16.000๐
2๐๐ =
๐2
2๐๐ โ
๐ 3 = 8000
๐ = 20
Penyelesaian:
โฆ..3)
Substitusikan 3) ke persamaan 1)
8000
๐2
8000
=
202
๐ก=
= 20
Kesimpulan:
Jadi, tinggi silinder adalah 20 cm, dan jari-jari silinder adalah 20 cm
156
BAHAN AJAR
PENGGUNAAN TURUNAN DALAM KECEPATAN
DAN PERCEPATAN
A. Kecepatan
Kecepatan yaitu kecepatan sebagai perubahan jarak yang ditempuh
benda terhadap waktu.
Apabila jarak yang ditempuh suatu benda dalam t detik dinyatakan
dengan h(t), maka kecepatan sesaat benda tersebut pada detik ke โ t adalah:
๐ฃ ๐ก =
๐๐(๐ก)
= ๐โฒ๐ก
๐๐ก
B. Percepatan
Apabila kecepatan benda juga merupakn fungsi dari waktu (v(t))
maka perubahan kecepatan terhadap waktu ini dinamakan percepatan
rata-rata(๐).
๐=
๐๐๐๐ข๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐ก๐๐
โ๐ฃ
=
๐ค๐๐๐ก๐ข ๐ฆ๐๐๐ ๐๐๐๐๐๐๐ข๐๐๐ โ๐ก
Perhatikan grafik kecepatan terhadap waktu.
v
v(t)
๏t
0
t1
t2
Percepatan rata-rata dari t1 = 1 sampai t2 = t ๏ซ ๏t adalah :
(a) ๏ฝ
๏v v(t 2 ) ๏ญ v(t1 )
๏ฝ
๏t
๏t
157
๏ฝ
v(t ๏ซ ๏t ) ๏ญ v(t )
๏t
Jika ๏t cukup kecil (๏t ๏ฎ 0) , maka percepatan rata-rata akan
menjadi percepatan sesaat pada t = t1. Sehingga :
๐ฃ ๐ก + โ๐ก โ ๐ฃ(๐ก)
โ๐กโ0
โ๐ก
๐๐ฃ
๐=
= ๐ฃ โฒ (๐ก)
๐๐ก
๐ = lim
Contoh:
1. Sebuah benda bergerak sepanjang garis lurus sehingga kedudukannya
setelah x detik memenuhi persamaan ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 3 + ๐ฅ 2 , dengan ๐(๐ฅ)
dinyatakan dalam meter. Tentukan kecepatan rata-rata benda dalam selang
waktu 2 โค ๐ฅ โค 3 dan kecepatan sesaat benda saat x = 2!
Jawab:
Diketahui : persamaan benda ๐ ๐ฅ = 6๐ฅ 3 + ๐ฅ 2
โ๐ฅ = 1
Ditanya : Kecapatan rata-rata pada 2 โค ๐ฅ โค 3 dan kecepatan sesaat bensa
saat x = 2
Penyelesaian:
Untuk mencari kecepatan rata-rata gunakan rumus
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ)
โ๐ฅ
Untuk mencari kecepatan sesaat gunakan rumus
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ)
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
lim
Kecepatan rata-rata pada 2 โค ๐ฅ โค 3
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ) ๐ 2 + 1 โ ๐(2)
=
โ๐ฅ
1
=
6(3)3 + (3)2 โ (6 2 3 + 2 2 )
1
162 + 9 โ 52
=
1
= 119 ๐/๐
158
Kecepatan sesaat pada saat x = 2
๐ ๐ฅ + โ๐ฅ โ ๐(๐ฅ)
๐ 2 + โ๐ฅ โ ๐(2)
lim
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
โ๐ฅ
= lim
โ๐ฅโ0
6 2 + โ๐ฅ
3
+ 2 + โ๐ฅ
โ๐ฅ
2
โ (6(2)3 + 22 )
6 8 + 12โ + 6โ2 + โ๐ฅ 3 + 4 + 4โ๐ฅ + โ๐ฅ 2 โ 52
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
48 + 72โ + 36โ2 + 6โ๐ฅ 3 + 4 + 4โ๐ฅ + โ๐ฅ 2 โ 52
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
72โ + 36โ2 + 6โ๐ฅ 3 + 4โ๐ฅ + โ๐ฅ 2
= lim
โ๐ฅโ0
โ๐ฅ
= lim 72 + 36โ + 6โ๐ฅ 2 + 4 + โ๐ฅ
โ๐ฅโ0
= lim 76 + 36โ + 6โ๐ฅ 2 + โ๐ฅ
โ๐ฅโ0
= 76
Kesimpulan
Jadi kecepatan rata-rata benda pada selang waktu 2 โค ๐ฅ โค 3
adalah 119 ๐/๐ dan kecepatan sesaat benda adalah 76 ๐/๐
2. Sebuah peluru ditembakkan vertical ke atas dengan kecepatan ๐0 ๐/
๐๐๐ก๐๐. Tinggi peluru setelah t detik dinyatakan dengan fungsi ๐ ๐ก = 5 +
5
20๐ก โ ๐ก 2 . Tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru tersebut adalah?
4
Jawab:
5
Diketahui: fungsi ๐ ๐ก = 5 + 20๐ก โ ๐ก 2 .
4
Ditanya :Tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru tersebut ?
Langkah
Untuk mencari tinggi maksimum kita cari titik stasionernya. Titik
stasioner terjadi jika ๐โฒ ๐ฅ = 0
5
๐ ๐ก = 5 + 20๐ก โ ๐ก 2
4
5
โฒ
๐ ๐ก = 20 โ ๐ก = 0
2
5
20 = ๐ก
2
40 = 5๐ก
40
๐ก=
=8
5
159
Penyelesaian:
jika t = 8 adalah
5
๐ ๐ก = 5 + 20๐ก โ ๐ก 2
4
5
๐ 8 = 5 + 20(8) โ (8)2
4
๐ 8 = 5 + 160 โ 80
๐ 8 = 85 ๐
Kesimpulan:
Jadi tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru adalah 85 m