Aplikasi Software Edukasi Mathematica 6.

Penyelesaian Masalah Titik Tetap dari Fungsi dalam Sistem Dinamik Melalui
Penggunaan Software Pembelajaran Mathematica 6.0
Ega Gradini *
Abstrak
Dalam masalah rekayasa di bidang fisika, biologi, matematika dan terapan- terapannya,
sistem dinamik sering ditemui dalam bentuk matematis, dimana dalam menyelesaikan
persamaan digunakan proses pengulangan fungsi. Proses pengulangan inilah yang
dinamakan iterasi. Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana mencari solusi untuk
masalah titik tetap dari fungsi dalam sistem dinamik dengan menggunakan Mathematica 6.0?
dan apakah dengan Mathematica 6.0 dapat mempermudah dan mempercepat dalam mencari
solusi untuk masalah titik tetap dari fungsi dalam sistem dinamik?, khususnya sistem
dinamik dengan fungsi satu variabel. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui
bagaimana mencari solusi untuk masalah titik tetap dari fungsi dalam sistem dinamik dengan
menggunakan Mathematica 6.0. Penelitian ini dilakukan melalui tinjauan pustaka terhadap
buku-buku atau literatur. Tinjauan pustaka tersebut, kemudian dibahas materi-materinya
secara mendalam. Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa untuk mencari solusi titik
tetap dari fungsi dalam sistem dinamik dengan menggunakan Mathematica dapat dicari
dengan perintah NRoots ataupun Solve. Sedangkan untuk mencari titik tetap pada orbit
dari fungsi dalam sistem dinamik dapat dicari dengan menggunakan perintah Nest ataupun
NestList. Dari pembahasan juga dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan
Mathematica lebih cepat dan lebih mudah dalam mencari solusi untuk masalah titik tetap

dari fungsi dalam sistem dinamik. Berdasarkan hasil kegiatan di atas pembahasan mengenai
penggunaan software Mathematica untuk masalah titik tetap dari fungsi dalam sistem dinamik
masih sangat terbatas sehingga perlu diadakan pengkajian yang lebih mendalam dalam
pengkajian berikutnya, dan apakah software Mathematica ini dapat berlaku untuk masalah
sistem dinamik yang lain, seperti masalah titik tetap pada fungsi trigonometri dan lain-lain.
Bagi mahasiswa matematika yang tertarik untuk melakukan penelitian yang berkaitan
dengan sistem dinamik, hendaknya dapat melakukan penelitian pada pokok bahasan sistem
dinamik yang lain, sehingga dapat mengembangkan aplikasi Mathematica untuk masalah
sistem dinamik.

Kata kunci: Iterasi, Bifurkasi, Mathematica 6.0, Titik Tetap, Sistem Dinamik, Software Edukasi

*Ega Gradini, Dosen Jurusan Tadris Matematika - Sekolah Tinggi Agama Islam Negeri
(STAIN) Gajah Putih, Jalan Yos Sudarso No Takengon, Aceh.

Untuk mendapat solusi masalah

A. Pendahuluan
dasarnya


sistem dinamik tersebut, dapat digunakan

merupakan alat, sarana atau pelayan ilmu

dengan perhitungan manual, Mathematica,

lain. Hal ini tidak dapat dipungkiri dengan

dan

munculnya berbagai aplikasi matematika,

perhitungan dalam masalah sistem dinamik

baik dalam kehidupan sehari-hari maupun

baik secara manual, dengan Maple dan

dalam disiplin ilmu yang membutuhkan


Pascal

banyak perhitungan. Berbagai masalah

dikembangkan dan mungkin paling dikenal

dirasakan lebih mudah dimengerti dengan

baik

pendekatan matematika, sebagai dasar dari

Mathematica

berbagai disiplin ilmu.Dalam masalah

jurusan matematika belum pernah dikaji

rekayasa


secara mendalam, oleh karena itu penulis

Matematika

di

pada

bidang

fisika,

biologi,

lain-lain.

Semua

adalah


metode

yang

hingga

paling

sekarang.
pada

masa

awal

Program
perkuliahan

matematika dan terapan-terapannya, sistem


tertarik

dinamik sering ditemui dalam bentuk

Mathematica untuk masalah titik tetap dari

matematis, dimana dalam menyelesaikan

fungsi

persamaan digunakan proses pengulangan

dijadikan

fungsi. Dalam sistem dinamik proses

Mathematica belum pernah dikaji secara

pengulangan


dari

mendalam dalam perkuliahan, dengan

sebuah fungsi, dan proses pengulangan

Mathematica juga lebih mudah untuk

inilah yang dinamakan iterasi. Dalam

mencari solusi masalah sistem dinamik

mengerjakan

dari

karena Mathematica memang dirancang

mahasiswa menggunakan cara manual,


khusus untuk mencari dan menyelesaikan

padahal dalam sistem dinamik terdapat

masalah sistem dinamik walaupun dengan

soal yang bila diselesaikan secara manual

program lain masalah sistem dinamik juga

sangat sulit diselesaikan atau bahkan tidak

dapat diselesaikan, tetapi butuh waktu

dapat

lama untuk mengerjakannya.

merupakan


soal

aplikasi

kebanyakan

diselesaikan,

tetapi

apabila

mengangkat

untuk

dalam

Dalam


menggunakan Mathematica maka masalah

materi

sistem

judul

aplikasi

dinamik
skripsi.

menentukan

solusi

untuk
Selain


atau

sistem dinamik tersebut dapat dengan

penyelesaian suatu masalah titik tetap dari

mudah diselesaikan. Semua ini seiring

fungsi dalam sistem dinamik, keberadaan

dengan kemajuan teknologi, komputer

alat

merupakan produk teknologi yang mampu

mempermudah menyelesaikan secara cepat

memecahkan

hanya

dan tepat. Dewasa ini perkembangan

kemampuannya dalam menyimpan dan

teknologi komputer dan perangkat lunak

memberikan informasi tetapi juga dalam

lainnya dirasakan sangat pesat, khususnya

segi perhitungan matematika.

di bidang pendidikan. Salah satu perangkat

masalah,

bukan

bantu

sangat

dibutuhkan

untuk

lunak (software) berbasis matematika yang

(untuk besaran skalar pada garis R,

dikembangkan untuk kepentingan ilmu

meliputi semua kemungkinan nilai x), dan

pengetahuan adalah Mathematica.

‘dinamik’ yang digambarkan bagaimana

Mathematica
digunakan

oleh

belum
para

banyak

ilmuwan

atau

keadaan berubah pada saat itu (untuk kata
dinamik

ditentukan

mahasiswa di Indonesia untuk membantu

persamaan

menyelesaikan

meningkatnya

permasalahan-

x

=

dengan

solusi

f(x)).

teknologi

Dengan
komputer

padahal

diperoleh keuntungan yang sangat besar

Mathematica adalah perangkat lunak yang

dalam teori sistem dinamik pada akhir-

lengkap dan komunikatif. Persoalan yang

akhir ini, dan teori ini mendapat perhatian

dapat diselesaikan dengan Mathematica

pada

merupakan persoalan matematika murni,

persahabatan ‘chaos’ bonner (Robinson,

seperti sistem dinamik. Dengan alasan di

2004:56).

permasalahan

matematika,

tahun

1980-an

Secara

atas penulis tertarik untuk meneliti tentang

numerik

dibawah

telah

media

diselidiki

sistem

kerumitan dari persamaan sistem dinamik.

dinamik satu variabel, khususnya masalah

Sama halnya dengan menguji perilaku

titik tetap dari suatu fungsi. Ada beberapa

grafik

permsalahan

penulis

merupakan masalah yang solusinya di luar

tertarik, diantaranya adalah “Bagaimana

teknik yang disajikan dalam teori sistem

mencari solusi untuk masalah titik tetap

dinamik. Teori ini memperoleh dukungan

dari fungsi dalam sistem dinamik dengan

yang besar pada tahun 80-an, ketika

menggunakan

aplikasi

Mathematica

yang

untuk

membuat

iterasi

logistik.

Semua

ini

Mathematica?”

dan

dipopulerkan dibawah bendera media-

Mathematica

dapat

friendly “Chaos”. Salah satunya yang

mempermudah dan mempercepat dalam

popular adalah Making A New Science

mencari solusi untuk masalah titik tetap

yang ditulis oleh J. Gleick. Sementara

dari fungsi dalam sistem dinamik?”

penemu awal teori ini menyajikannya

“Apakah

dengan

dalam The Essence of Chaos yang ditulis
oleh E. N. Lorente (Robinson, 2004:374).

B. Sistem Dinamik dan Titik
Tetap
Pendekatan kualitatif adalah titik

Definisi 1

pandang utama yang digunakan dalam

Misal I⊆ R, F:I → I fungsi. Titik x 0 I

teori umum pada sistem dinamik. Sistem

disebut titik tetap apabila F(x 0 ) = x 0 .

dinamik mempunyai 2 komponen: ruang

Karena x 0 I titik tetap dengan F(x 0 ) = x 0 ,

fasa (ruang pusat), yang terdiri dari semua

maka dengan demikian

kemungkinan

‘keadaan’

pada

sistem

F2(x 0 ) = F(F(x 0 ))

= F(x 0 )

tetap.

= x 0 , dan F2(x 0 ) = x 0
Definisi 5
Misalkan F: I → I, I⊆ R, iterasi ke-n

Definisi 2
Misalkan F:I → I, I⊆ R, dan x 0

I.

dari F ditulis Fn(x) untuk suatu x bilangan

Orbit dari x 0 oleh F didefinisikan sebagai

real, didefinisikan sebagai n kali komposisi

2

barisan x 0 , x 1 = F(x 0 ), x 2 = F (x 0 ), x 3 =

dari fungsi F terhadap dirinya sendiri atau

F3(x 0 ), …, x n = Fn(x 0 ), …. Dalam hal ini,

Fn(x) = (F o F o F o … o F)(x) =

x 0 disebut sebagai benih dari orbit,

F(F(F(F(…(x))))).

sedangkan x i dengan i = 0,1,2,3,… disebut

Mengacu pada definisi 5 di atas,
maka untuk suatu fungsi F(x), F2(x) adalah

elemen dari orbit.

iterasi ke-2 dari fungsi F(x), dan dapat
ditulis sebagai F2(x) = F(F(x)). Demikian

Definisi 3
Misalkan F:I → I, I ⊆ R, dan x 0

I.

pula F3(x) = F(F(F(x))) dan seterusnya.

Orbit dari x 0 oleh fungsi F disebut orbit
periodik apabila orbit dari x 0 berupa
barisan pengulangan x 0 , F(x 0 ), …, Fn-1(x 0 ),

C. Menemukan Nilai Iterasi Yang
Terakhir Dan Tabel Iterasi.

x 0 , F(x 0 ), …, Fn-1(x 0 ), x 0, … dengan n
suatu bilangan asli. Dalam hal ini n disebut

Hal yang paling mudah untuk

sebagai periode prima dari orbit. Sebuah

memfungsikan iterasi dengan mathematica

titik x 0 disebut eventually periodic jika x 0

adalah

itu sendiri bukan periodik, tetapi beberapa

Nest. Perintahnya adalah:

dengan

menggunakan

perintah

Nest[fungsi, nilai awal,

titik pada orbit dari x 0 adalah periodik.

nomer iterasi]
(

Definisi 4
Misalkan F:I → I, I ⊆ R, dan x 0

I.

Orbit dari x 0 oleh fungsi F disebut orbit
periodik apabila orbit dari x 0 merupakan

Richard, 2000:204).
Dalam contoh berikut ini, diketahui
f(x) = x3 dan kemudian dicari iterasi ke-3

orbit periodik dengan periode prima satu.

dari f yang dimulai dengan nilai awal 1.2.

Dengan kata lain, orbit dari x 0 oleh fungsi

Perintahnya adalah:

F disebut orbit tetap jika orbit dari x 0
merupakan barisan konstan x 0 , x 0 , … .
Sebuah titik x 0 disebut eventually fixed
jika x 0 itu sendiri bukan tetap, tetapi
beberapa titik pada orbit dari x 0 adalah

Clear[f,x]; f[x_] :=
x^3; Nest[f ,1.2,3]
Diperoleh 137.371
Pernyataan NestList[ … ] digunakan
untuk menyatakan iterasi sebanyak n kali.

Perintahnya mirip dengan Nest. Untuk soal

hasilnya adalah:

yang sama yaitu f(x) = x3 dengan nilai awal

10

0.86414351

1.2 maka perintah untuk mencari 3 nilai

11

0.41089828

untuk iterasi pertama adalah:

12

0.84721309

Clear[f,x];

13

0.45305075

f[x_] := x^3;

14

0.86728519

NestList[f ,1.2,3]

15

0.40285557

Diperoleh

16

0.84197036

{1.2,1.728,5.15978,137.371}

17

0.46569696

(Richard,2000:204).

18

0.87088155

untuk

19

0.39356405

mengelompokkan tabel iterasi yaitu pada

20

0.83534986

Cara

berikutnya

(Richard, 2000:204).

awal dua baris pertama dijelaskan dulu
fungsinya, selanjutya menentukan variabel

D. Mengontrol Ketepatan Dari

nilai awal, cetakan iterasi pertama yang
diinginkan, dan cetakan iterasi terakhir

Perhitungan
Untuk sejumlah latihan, kita perlu

yang diinginkan. Program Mathematica
yang
secara

pendek

melakukan

aktual.

menggunakan

Pada

While[

perhitungan
contoh


]

ini
yang

untuk bisa mengontrol ketepatan dari
perhitungan. Kita menggunakan perintah
SetPrecission

pada

Mathematica,

menyatakan iterasi untuk fungsi h(x) =

dengan menulis pemisalan n significant

3.5x(1 – x) yang dimulai dari 1 dan nilai

digits,

iterasi yang dicetak yaitu nilai dari iterasi

pembulatan yang diperlukan. Perintahnya

ke-10 sampai dengan nilai iterasi yang ke-

adalah:

20. Perintahnya adalah:

SetPrecission[expression,n]

Clear[h,x,I,y]; h[x_] :=

penambahan

nol-nol

atau

Nol ditambahkan pada bilangan

3.5x (1 - x);

binary, sehingga 10 dasar perwakilan

StartingValue = .1;

nomor-nomor baru tidak perlu diakhiri nol.

FirstIteration = 10;

Pada perintah-perintah berikut, variabel

LastIteration = 20; I=0;

SigDigits

y = N[StartingValue];

sejumlah pembulatan:

mengontrol

nilai

While[i = FirstIteration,

h[x_] := 3.5x(1-x);

Print[i,” “,N[y,8]]];

StartingValue = .1;

y=h[y];I = i+1]

FirstIteration = 10;

dari

LastIteration = 20;

Program untuk menyelesaikan soal

SigDigits = 64; I=0;

ini adalah sebagai berikut:

y =etPrecission

Clear[T,x];

[StartingValue, SigDigits];

T[x_] := If[x{xmin,xmax},

12

0.84721309

AspectRatio->1]

13

0.45305075

14

0.86728519

15

0.40285557

16

0.84197036

17

0.46569696

18

0.87088155

19

0.39356405

20

0.83534986

Hasil Yang diperoleh adalah

Fungsi h(x) = 3.5x(1 – x) tidak
sensitif
kondisi

pada

perubahan

pemisalan,

program ini

sama

kecil

dalam

Penggunaan pernyataan if[ … ]

keluaran

dari

untuk menentukan T(x). Variabel xmin dan

program

xmax dicatat ulang pada titik akhir dan

dengan

sebelumnya (Richard, 2000:205).

pertama. Nomer iterasi = 2 memberi tahu
program untuk menghitung grafik dari

E. Membuat Grafik Fungsi Iterasi

fungsi T2. Jika angka 2 diganti dengan

Pada beberapa latihan, perlu juga

angka 3 maka yang terbuat adalah grafik

untuk membuat grafik dari fungsi iterasi.

T3. Plot dan Nest digunakan untuk

Sebagai contoh, untuk membuat grafik T2

membuat grafik pada garis y = x. Pada

dimana

garis kedua perintah Plot, kita definisikan

2�,
����� � ���� (0, �2 ]
�(�) = �
2 − 2� , ����� � ���� [�2 , 1]

fungsi utama untuk membuat grafik.

Plotrange->{xmin,xmax} adalah perintah
untuk

menampilkan

bahwa

kodomain

harus sama dengan domain. Akhirnya,
AspectRatio->1

menjadikan

grafiknya

Teorema 1
Jika f kontinue pada selang tutup
[a,b] dan terdeferensialkan pada titik-titik
dalam dari (a,b), maka terdapat paling

persegi (Richard, 2000:206).

sedikit satu bilangan c dalam (a,b) dengan
F. Teorema Nilai Rata-rata Untuk

f (b) − f (a) = f '(c)(b − a)
(Purcell, 2003:204).

Titik Tetap
Dalam bahasa geometri, Teorema
Nilai Rata-rata mudah dinyatakan dan

G.

Soal-soal

Yang

Dapat

dipahami. Teorema ini mengatakan bahwa

Diselesaikan

Secara

Manual

jika

kontinue

Diselesaikan

dengan

Menggunakan

mempunyai garis singgung tak tegak pada

Mathematica

grafik

sebuah

fungsi

dan

setiap titik antara A dan B, maka terdapat
paling sedikit satu titik C pada grafik

Contoh 1

antara A dan B, sehingga garis singgung di

Misal F(x) = x2 – 2, maka titik tetap

titik C sejajar talibusur AB.

P

P

oleh fungsi tersebut adalah:
1. Dikerjakan dengan cara manual
F(x) = x
⇔ x2 – 2 = x
P

P

⇔ x2 – x – 2 = 0
P

P

⇔ (x – 2)(x + 1) = 0
⇔ x = 2 atau x = -1
Jadi titik tetap dari F(x) = x2 - 2
P

P

adalah -1 dan 2.
2. Dikerjakan dengan Menggunakan
Mathematica Perintahnya:
Nroots[x^2-x-2= = 0,x]
Hasilnya x = -1 dan x = 2
Selain dengan Nroots dapat pula
dicari dengan perintah: Solve[x^2-x2= =0]
Hasilnya {{x→-1},{x→2}}

Jadi titik tetap dari F(x) = x2 - 2

yaitu:
F (x) = 1 - 2x Untuk x = 0 maka │F

adalah -1 dan 2.

(0)│= │1 - 2.(0)│= 1
Klasifikasi untuk titik tetap tersebut
di atas dapat dicari dengan mencari

Jadi untuk x = 0 merupakan titik
tetap netral, karena │F (0)│= 1 = 1.

turunan yang pertama dari F(x) = x2 - 2
yaitu: F (x) = 2x

Contoh 3

Untuk x = -1 maka │F (-1)│= │2.(1)│= 2 > 1 Untuk x = 2 maka │F (2)│=
│2.(2)│= 4 > 1

Misal F(x) = x2 - 2 dan x o = 1. Maka
titik tetap oleh fungsi tersebut adalah:

Jadi untuk x = -1 merupakan titik
tetap pelempar, karena │F (-1)│= 2 > 1.

1. Dikerjakan dengan Cara Manual
xo = 1

untuk x= 2 merupakan titik tetap pelempar,

x 1 = F(x o )

karena │F (2)│= 4 > 1.

=

F(1)

=

(1)2 - 2

Contoh 2

=

1-2

Misal F(x) = x - x2, maka titik tetap

=

-1

x 2 = F(F(x o ))

oleh fungsi tersebut adalah:
1. Dikerjakan dengan cara manual

=

F(-1)

F(x) = x

=

(-1)2 – 2



x - x2 = x

=

1-2



- x2 = 0

=

-1



x=0

x 3 = F(F(F(x o )))
2

Jadi titik tetap dari F(x) = x - x adalah 0.
2. Dikerjakan dengan Menggunakan

= F(-1)
= (-1)2 - 2
= 1-2

Mathematica Perintahnya:

= -1

Nroots[-x^2==0,x]
Hasilnya x = 0. Selain dengan Nroots

x 4 = F(F(F(F(x o ))))

dapat

perintah:

= F(-1)

Hasilnya

= (-1)2 - 2

pula

dicari

Solve[-x^2==0].

dengan

{{x→0},{x→0}}, jadi titik tetap dari F(x)

= 1-2

= x - x2 adalah 0.

= -1 dan seterusnya.

Klasifikasi untuk titik tetap tersebut
di atas dapat dicari dengan mencari
turunan yang pertama dari F(x) = x - x2

Jadi orbit dari x o = 1 oleh F(x) = x2 2 adalah barisan 1, -1, -1, -1, -1, ...
Jadi titik tetapnya adalah -1.

= - 6 - 36
2.

Dikerjakan

dengan

Menggunakan

= - 42

Mathematica Perintahnya:

x 4 = F(F(F(F(x o ))))

Clear[f,x]; f[x_]:=x^2-2;

= F(-42)

NestList[f,1,4]

= - 42 – (- 42)2

hasilnya adalah: {1, -1, -1, -1, -1} Jadi titik

= - 42 – 1764

tetapnya adalah -1.

= - 1806

Klasifikasi untuk titik tetap tersebut

x 5 = F(F(F(F(F(x o )))))

di atas dapat dicari dengan mencari

= F(- 1806)

turunan yang pertama dari F(x) = x2 - 2

= -1806 – (- 1806)2

yaitu:

= - 1806 - 3261636

F (x) = 2x, Untuk x = -1 maka │F (-1)│=

= - 3263442 dan seterusnya.

│2.(-1)│= 2 > 1

Jadi orbit dari x o = 2 oleh F(x) = x –

Jadi untuk F(x) = x2 - 2 dan x o = 1,

x2 adalah barisan 2, -2, -6, -42, -1806,...

maka titik tetapnya merupakan titik tetap
pelempar, karena untuk nilai x = -1 maka

Jadi titik tetapnya adalah -2, -6, -42,
-1806, -3263442, ...

│F (x)│> 1.
2.
Contoh 4

Dikerjakan

dengan

Menggunakan

Mathematica Perintahnya:
2

Misal F(x) = x - x dan x o = 2. Maka

Clear[f,x]; f[x_]:=x-x^2;

titik tetap oleh fungsi tersebut adalah:

NestList[f,2,5]

1. Dikerjakan dengan Cara Manual x o = 2

hasilnya adalah {2, -2, -6, -42, -

x 1 = F(x o )

1806, -3263442}

= F(2)

Jadi titik tetapnya adalah -2, -6, -42, -1806,

= 2 – 22

-3263442. Jadi klasifikasi untuk titik tetap

= 2-4

tersebut di atas dapat dicari dengan

= -2

mencari turunan yang pertama dari F(x) =

x 2 = F(F(x o ))

x – x2 yaitu:

= F(-2)

f (x) = 1 – 2x, Untuk x = -2 maka │F (-

= -2 – (-2)

2

2)│=│1 - 2(-2)│=│1 + 4│= 5 > 1

= -2 - 4

Untuk x = -6 maka │F (-6)│=│1 - 2(-6)│=

= -6

│1 + 12│= 13 > 1 dan seterusnya.

x 3 = F(F(F(x o )))

Jadi untuk F(x) = x – x2 dan x o = 2 semua

= F(- 6)

titik

= - 6 – (- 6)

2

tetapnya

merupakan

titik

tetap

pelempar, karena untuk setiap nilai x maka

│F (x)│> 1.
H.

merupakan titik tetap penarik, karena│F

Contoh

Soal

Yang

Sulit

(0)│= 0 < 1. x = 1 merupakan titik tetap
pelempar, karena│F (1)│= 15 > 1.

Diselesaikan Secara Manual

2. Mencari titik tetap pada orbit untuk
Contoh 5

fungsi F(x) = x15 dengan x = 15.

Misal F(x) = x15 dan x o = 15. Titik

Perintahnya:

tetap dan orbit dari x o oleh fungsi tersebut

Clear[f,x]; f[x_]:=x^15;

sangat sulit diselesaikan secara manual.

NestList[f,15,2]

Karena

hasilnya adalah:

secara

manual

sangat

sulit

diselesaikan, maka untuk menyelesaikan

{15,437893890380859375,17381

yaitu dengan menggunakan Mathematica.

5884388650643684523248235342

1. Mencari titik tetap untuk fungsi F(x) =

3048336904055981032837419410

x15. Perintahnya:

7072236685794679808754722755

NRoots[x^15-x= =0,x]

9573094377456591352752701090

Hasilnya:

6886812202653355422704296190

x = -1. x = -0.900969 0.433884i x = -0.900969 +
0.433884i x = -0.62349 0.781831i x = -0.62349 +
0.781831i x = -0.222521 0.974928i x = -0.222521 +
0.974928i x = 0 x = 0.222521
- 0.974928i x = 0.222521 +
0.974928i x =
0.62349 0.781831i x =
0.62349 +
0.781831i x = 0.900969 0.433884i x = 0.900969 +
0.433884i x = 1.

1854094259468910828281856816
5515717030251408538115955132
2001849023808191322662194955
3063473103975411504507064819
3359375}.
Jadi untuk F(x) = x15 dan x o = 15
semua titik tetapnya merupakan titik tetap
pelempar, karena untuk setiap nilai x maka
│F (x)│> 1.

Jadi klasifikasi untuk titik tetap
tersebut di atas dapat dicari dengan
mencari turunan yang pertama dari F(x) =
x15 yaitu:

Contoh 6
Misal F(x) = x25 dan x o = 545. Titik

F (x) = 15x14

tetap dan orbit dari x o oleh fungsi tersebut

Untuk x = -1 maka │F (-1)│= │15.(-

sangat sulit diselesaikan secara manual.

1)14│= 15 > 1 Untuk x = 0 maka │F (0)│=

Karena

│15.(0)14│= 0 < 1 Untuk x = 1 maka │F

diselesaikan, maka untuk menyelesaiakan

(1)│= │15.(1)14│= 15 > 1

soal pada contoh 4.10 yaitu dengan

Jadi x = -1 merupakan titik tetap
pelempar, karena│F (-1)│= 15 > 1. x = 0

secara

manual

sangat

sulit

menggunakan Mathematica.
1. Mencari titik tetap untuk fungsi F(x) =

x25. Perintahnya:
NRoots[x^25-x= =0,x]

{545,25698782981643620214314

Hasilnya:

7864160233298385955790928825

x = -1 x = -0.965926 0.258819i x = -0.965926 +
0.258819i x = -0.866025 0.5i x = -0.866025 + 0.5i x
= -0.707107 - 0.707107i x =
-0.707107 + 0.707107i x = 0.5 - 0.866025i x = -0.5 +
0.866025i x = -0.258819 0.965926i x = -0.258819 +
0.965926i
x
=
0
x
=
1.19264x1017

1i
x
=
1.19264x1017
+
1i
x
=
0.258819 - 0.965926i x =
0.258819 + 0.965926i x = 0.5
0.866025i
x
=
0.5
+
0.866025i x = 0.707107 0.707107i x = 0.707107 +
0.707107i x = 0.866025 –
0.5i x = 0.866025 + 0.5i x =
0.965926 - 0.258819i x =
0.965926 + 0.258819i x = 1

438022613525390625}.

Jadi klasifikasi untuk titik tetap
tersebut di atas dapat dicari dengan
mencari turunan yang pertama dari F(x) =
x25 yaitu: F (x) = 25x24, Untuk x = -1 maka
│F (-1)│= │25.(-1)24│= 25 > 1 Untuk x =
0 maka │F (0)│= │25.(0)│= 0 < 1 Untuk x
= 1 maka │F (1)│= │25.(1)│= 25 > 1
Jadi x = -1 merupakan titik tetap
pelempar, karena│F (-1)│= 25 > 1. x = 0
merupakan titik tetap penarik, karena│F
(0)│= 0 < 1. x = 1 merupakan titik tetap
pelempar, karena│F (1)│= 25 > 1
2. Mencari titik tetap pada orbit untuk
fungsi F(x) = x25 dengan x = 545.
Perintahnya:
Clear[f,x]; f[x_]:=x^25;
NestList[f,545,1]
hasilnya adalah:

Jadi untuk F(x) = x25 dan x o = 545
semua titik tetapnya merupakan titik tetap
pelempar, karena untuk setiap nilai x maka
│F (x)│> 1.
Contoh 7
Misal F(x) = x20 dan x o = 9. Titik
tetap dan orbit dari x o oleh fungsi tersebut
sangat sulit diselesaikan secara manual.
Karena

secara

manual

sangat

sulit

diselesaikan, maka untuk menyelesaiakan
soal pada contoh 4.11 yaitu dengan
menggunakan Mathematica.
1. Mencari titik tetap untuk fungsi F(x) =
x20. Perintahnya:
NRoots[x^20-x= =0,x]
Hasilnya:
x = -0.986361 - 0.164595i
= -0.986361 + 0.164595i x
-0.879474 - 0.475947i x =
0.879474 + 0.475947i x =
0.677282 - 0.735724i x =
0.677282 + 0.735724i x =
0.401695 - 0.915773i x =
0.401695 + 0.915773i x =
0.0825793 - 0.996584i x =
0.0825793 + 0.996584i x =
x = 0.245485 - 0.9694i x
0.245485
+
0.9694i
x
0.546948 - 0.837166i x
0.546948 + 0.837166i x
0.789141 - 0.614213i x
0.789141 + 0.614213i x
0.945817 - 0.324699i x
0.945817 + 0.324699i x = 1.
Jadi klasifikasi untuk titik tetap

x
=
0
=
=
=
=
=
=
=

NRoots[x^17-x+3= =0,x]

tersebut di atas dapat dicari dengan
mencari turunan yang pertama dari F(x) =
20

x yaitu:
19

F (x) = 20x

Untuk x = 0 maka │F (0)│=
│20.(019)│= 0 < 1 Untuk x = 1 maka │F
(1)│= │20.(119)│= 20 > 1
Jadi x = 0 merupakan titik tetap
penarik, karena │F (0)│= 0 < 1. x = 1
merupakan titik tetap pelempar, karena │F
(1)│= 20 > 1.
2. Mencari titik tetap pada orbit untuk
fungsi F(x) = x20 dengan x = 9.
Perintahnya:

Hasilnya:
x = -1.08633 x = -1.00984 0.397987i x = -1.00984 +
0.397987i x = -0.791853 0.738446i x = -0.791853 +
0.738446i x = -0.465012 0.972816i x = -0.465012 +
0.972816i x = -0.0778989 1.06912i x = -0.0778989 +
1.06912i x = 0.312905 1.017i x = 0.312905 + 1.017i
x = 0.65254 - 0.829137i x =
0.65254 + 0.829137i x =
0.897877 - 0.537805i x =
0.897877 + 0.537805i x =
1.02444 - 0.185664i x =
1.02444 + 0.185664i
Jadi klasifikasi untuk titik tetap

Clear[f,x];f[x_]:=x^20;

tersebut di atas dapat dicari dengan

NestList[f,9,1]

mencari turunan yang pertama dari F(x) =

Hasilnya

adalah

{9,12157665459056928801}.
Jadi untuk F(x) = x20 dan x o = 9

x17 + 3 yaitu:
F (x) = 17x16
Untuk x = -1.08633 maka │F (1.08633)│=

semua titik tetapnya merupakan titik tetap

│17.(-1.08633)16│= │17.(3,761736)│ =

pelempar, karena untuk setiap nilai x maka

63.94952 > 1

│F (x)│> 1.

Jadi x = -1.08633 merupakan titik tetap
pelempar, karena │F (-1.08633)│> 1.

Contoh 8

2. Mencari titik tetap pada orbit untuk
fungsi F(x) = x17 + 3 dengan x = 11.

Misal F(x) = x

17

+ 3 dan x o = 11.

Perintahnya:

Titik tetap dan orbit dari x o oleh fungsi

Clear[f,x]; f[x_]:=x^17+3;

tersebut sangat sulit diselesaikan secara

NestList[f,11,2]

manual. Karena secara manual sangat sulit

Hasilnya adalah:

diselesaikan, maka untuk menyelesaiakan

{11, 505447028499293774, 917

soal pada contoh 4.12 yaitu dengan

2463893975597424478896754521

menggunakan Mathematica.

2134742766342760937869901351

1. Mencari titik tetap untuk fungsi F(x) =

6026401269483902781980416678

17

x + 3.

2838929516105693166852339972

Perintahnya:

3116579927183111458423316178

6679074581161904221053109124

disimpulkan bahwa:

7073055355715988323965358787

1. Untuk mencari solusi titik tetap dari

4964615086743106522647224287

fungsi dalam sistem dinamik dengan

3668340748421525337401178359

menggunakan

7138766050157186281313973069

dicari dengan perintah NRoots ataupun

7592290851815427}

Solve. Sedangkan untuk mencari titik
17

Jadi untuk F(x) = x + 3 dan x o = 11

Mathematica

6.0

dapat

tetap pada orbit dari fungsi dalam sistem

semua titik tetapnya merupakan titik tetap

dinamik dapat dicari dengan menggunakan

pelempar, karena untuk setiap nilai x maka

perintah Nest ataupun NestList.

│F (x)│> 1.

2. Dengan menggunakan Mathematica 6.0
lebih cepat dan lebih mudah dalam

I. Penutup

mencari solusi untuk masalah titik tetap

Berdasarkan uraian pada

dari fungsi dalam sistem dinamik.

pembahasan di atas, maka dapat

DAFTAR PUSTAKA

Abell, Martha L. dan Braselton, James P. 1994. Mathematica By Example, Revised Edition.
Cambridge:Academic Press Inc.
Devaney, Robert L., 1992. A First Course In Chaotic dynamical Systems. Menlo Park:AddisonWesley.
Perto Lawrence, 2000. Differential Equations and Dynamical System. New York:SpringerVerlag.
Purcell, Edwin J., 2003. Kalkulus 1. Hamline:Addison-Wesley.
Richard A. dan Holmgren, 2000. A First Course In Discrete Dynamical System. New
York:Springer-Verlag.
Robert L. dan Devaney, 1986. An Introduction to Chaotic Dynamical System.Canada:United
States of America.
Robinson James C. 2004. An Introduction to Ordinary Differential equations. United
Kingdom:Cambridge University Press.