Bab-1-Matriks

Matriks

Berdasarkan buku Aljabar Linear Dasar

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona mhd@ittelkom.ac.id

Pengertian
 Definisi: Matrik adalah susunan bilangan atau fungsi

yang diletakkan atas baris dan kolom serta diapit
oleh dua kurung siku.
 Bilangan atau fungsi tersebut disebut entri atau
elemen matrik.
 Lambang matrik dilambangkan dengan huruf besar,
sedangkan entri (elemen) dilambangkan dengan
huruf kecil.
 Matrik mempunyai ukuran yang disebut Ordo yang
menyatakan banyak baris x banyak kolom

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona mhd@ittelkom.ac.id


Lambang Matrik
Secara umum sebuah matrik dapat ditulis:

 a11
a
A  21
 

 a m1

a12  a1n 
a 22  a 2 n 



a m 2  a mn 

atau
penulisan yang lebih singkat :


 

A  aij

dengan i=1, 2, ..., m dan j=1, 2, ..., n.
Indek pertama (i) menyatakan baris ke-i dan indeks kedua
(j) menyatakan kolom ke-j.
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh Matriks
A=  2



 2 0,23451
3

7


x 2 1
B= 
 sin x

1032

0 

80  13
4

 2 ln x 
3 x 1 
e


Dalam contoh di atas ordo(A)= 2x5 dan ordo(B)=2x2
a23= 1032
b23= tidak ada
b21= sin x


Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Persamaan Matrik
jika ordonya sama dan entri yang seletak bernilai sama,
matrik A dan B adalah sama ditulis A=B
Contoh:  2a
Jika A= 

1

3
4b

dan

 2 3c 
B= 


c
3

b



dan A=B,
maka
a = -1, b = 1, dan c = 1.

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Jenis Matriks (1/7)
 Matrik Bujursangkar  banyak baris = banyak kolom

 a11
A   a 21
 a31


a12
a 22
a 32

a13 
a 23 
a33 

Diagonal Utama

 Matrik Segitiga Atas,

matrik bujursangkar yang semua entri di bawah diagonal utama bernilai
nol

 a11
0

 


0

a12
a 22

0

 a1n 
 a 2 n 



 a nn 

0
0

0


0
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

2 1
0 3
0 4
0 0

8
6
9

1

Jenis Matriks (2/7)
 Matrik Segitiga Bawah,

matrik bujursangkar yang semua entri di atas diagonal utama bernilai
nol


 Matrik Diagonal,

 a11
a
 21
 

 a n1

0
a 22

an2

 0 
 0 




 a nn 

0
0 0
0 4
0

3 2  6

0  7 5 9

0
0
0

1

matrik bujursangkar yang semua entri di luar diagonal utama bernilai
nol
 a11 0  0   5 9 0 0 0


0

 

0

0 



 a nn 

a 22 

0

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

0

0

0

0
0  6 0

0 0 0
4

0

Jenis Matriks (3/7)
 Matrik Satuan,

matrik diagonal yang entri pada diagonal utama bernilai satu,
lambang: In, n menyatakan ordo matrik satuan
1 0 0
0 1 0
1
0
0



I2=  1 0 


I4= 0 0 1
0 1
I3= 0 1 0



 Matrik skalar,
0 0 1
0 0 0
matrik diagonal yang semua entri pada diagonal utama bernilai
sama, asalkan tidak nol. atau c0. Efek dari perkalian sebarang
matrik dengan matrik skalar adalah seperti mengalikan matrik
sebarang tersebut dengan skalar c.

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

0
0
0

1

Jenis Matriks (4/7)
c
0



0

0
c

0






0
0
 =c

c

1
0



0

0
1

0






0
0
 = cIn

1

 Matrik Nol,

matrik yang semua entrinya nol. Dengan lambang: O jika ordo
dipentingkan ditulis O35 untuk menyatakan matrik nol dengan ordo 3x5

O23= 0

0 0
 0 0 0



0
0

0
O53= 
0
0
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

0
0
0
0
0

0
0
0

0
0

Jenis Matriks (5/7)
 Matrik Invers,

matrik bujursangkar A disebut mempunyai invers, jika terdapat
matrik B, sehingga memenuhi BA=AB=I, lambang: invers matrik
B biasanya dinyatakan oleh A-1
Untuk matrik berordo 2x2, telah diberikan rumus
pencariannya, yaitu:

1  d  c
 a c  , maka A-1 =
A= 
ad  bc   b a 

b d 
 4  3   4 3 
1
 2 3
-1
, maka A =
A= 
 3 2  = 


2
.
4

3
.
3
3

2
3
4






Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Jenis Matrik (6/7)
Untuk mencari invers matrik bujursangkar dengan ordo
lebih dari 2, akan dibicarakan pada bagian berikutnya.
Metode yang digunakan ada dua, yaitu: menggunakan
matrik elementer (eliminasi Gauss-Jordan) dan
menggunakan determinan bersama dengan matrik
adjoin.
Namun dasar untuk menghitungnya tetap harus
memperhatikan eliminasi Gauss dan definisi determinan.

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh
 Apakah matrik di bawah ini termasuk: matriks

segitiga atas, segitiga bawah, diagonal,
ataukah skalar?

0
0

0

0

0
0
0

0
0
0

0

0

0

0
0

0

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Jawab
Termasuk matrik segitiga atas
Termasuk matrik segitiga bawah
Termasuk matrik diagonal
Bukan matrik skalar, karena entry pada
diagonal utama nol semua, walaupun sama
semua

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Jenis Matriks (7/7)
 Matrik Simetri, yaitu

matriks bujursangkar yang memenuhi sifat A = AT

 3
 1

  2

1
5
4

 2
4 
0 

 Matrik Skew-Simetri,

matrik bujur sangkar yang memenuhi syarat AT = -A.

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh
Jika matrik A di bawah ini termasuk matrik skew-simetri, tentukan a,
b, dan c
 0 1 0

A=  a

Jawab:


 b

0
c

0 a b  0  1 0 



AT= 1 0 c=   a 0  =2-A

 

0 2 0   b  c 0 



2
0

Sehingga didapat persamaan-persamaan:
a = -1, b = 0, c = -2, 1= -a, 0 = -b, 2 = -c,
berarti:
a = -1, b = 0, dan c = -2
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Operasi Matriks
 Penjumlahan Matrik
 Perkalian Matrik dengan Skalar
 Transpos Matrik
 Perkalian Dua Matrik
 Trase Matrik

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Penjumlahan matrik
Jika A=[aij], dan B=[bij]
Jumlah matrik A dan B ditulis:
C=A+B
Syarat: ordo A = ordo B
Aturan:
cij=aij+bij
{entri yang seletak dijumlahkan}

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh
 4  3
  1 2 2  5
3 1 2  2 4 
A= 
, B= 
, C= 2 2 


3


 7 4 5 10 
 3 1  7

Hitung: A+B, B+C
Jawab:

1
1
  1 2 2  5   3 1 2  2 4    2  3 2 2  (  2)  5  4 


A+B=  7 4 3 5 10  +  3 1  7 =  7  3 4 3 5  1 10  ( 7)

 3 0  1
A+B= 

10 5 3 5 3 
B+C=tidak terdefinisi, karena ordo C ≠ ordo B

back
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Perkalian dengan Skalar
A=[aij] dan k skalar, maka:
kA=[kaij] {semua entri dikalikan dengan k}
7
3 1 2  2 4  ( 4). 2 ( 4).( 2) ( 4).4 
(-4) 
=


(

4
).
3
(

4
).
1
(

4
).(

7
)

 3 1  7 

=

  14 8  16
  12  4 28 



Akibat:
-A = (-1)A, sehingga A – B = A + (-B)
back
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Transpos matrik
A=[aij], i=1, 2, ..., n ; j=1, 2, ..., m
Jika B=AT , dan B=[bji], maka
bji = aji
A=

 2
 3

 5

A =
T

{kolom matrik A menjadi baris matrik AT}
7 
 3
4 

  2 3 5
 7  3 4



back
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Perkalian dua Matrik
A =[aij], i=1, 2, ..., n dan j=1, 2, ..., m
B=[bjk], k=1, 2, ..., p {banyak kolom A=banyak baris B}
C=AB
cik=ai1b1k + ai2b2k + …+aimbmk=


ai

m

a b

ij jk

j 1

 vektor baris ke-i dari matrik A
bk vektor kolom ke-k dari matrik B
entri matrik C adalah: cik =

 
ai bk

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh Perkalian Matrik (1/ 2)
 0
3 1 4

A= 
, B=  1


 2  1  5

3 2
4 1 , dan C=AB
  2  6 7

 2
1 
 = 4 – 1 – 35 = -32
c23=  2  1  5 

7 


c21=

0
 2  1  5  1  = 0 – 1 + 10 = 9
  2

 2

 3 1 4  1 
c13=
 
7

= -6 + 1 + 28 = 23

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh Perkalian Matrik (2/2)
c21=

 3
  3 1 4  4 =
 
  6

C=AB

 3 1 4 
=

2

1

5



-9 + 4 – 24 = -29
 0
 1

  2

3
4
 6

2
1 
7 

 7  29 23 
= 

9
32

32



Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

back

Trase matrik
A=[aij], i=1, 2, ..., n dan j=1, 2, ..., n
{harus matrik bujur sangkar}
Trase(A)=a11 + a22 + …+ ann
{penjumlahan dari seluruh entri pada diagonal utama}
 2

A = 3
  4

0
 2
1

3
5 ,
1

trase(A)= 2 – 2 + 1 = 1

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Sifat-sifat Operasi Matrik (1/4)
Terhadap operasi penjumlahan dan perkalian dengan
skalar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

A+B=B+A
{sifat komutatif}
(A+B)+C=A+(B+C) {sifat asosiatif}
A+O=O+A=A
{sifat matrik nol, identitas penjumlahan}
A+(-A)= -A+A=O {sifat negatif matrik}
k(A+B)=kA+kB
{sifat distributif terhadap skalar k}
(k+l)A=kA+lA
{sifat distributif terhadap skalar k dan l}
(kl)A=k(lA)
{sifat asosiatif terhadap perkalian skalar}
1A=A
{sifat perkalian dengan skalar 1 (satu)}

Kedelapan sifat ini, nantinya akan dinyatakan sebagai aksioma (kebenaran
tanpa perlu dibuktikan) sebagai syarat berlakunya Ruang Vektor
Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Sifat-sifat Operasi Matrik (2/4)
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

ABBA {tidak berlaku komutatif perkalian}
(AB)C=A(BC) {sifat asosiatif}
AI=IA=A {sifat matrik satuan, identitas perkalian}
AO=OA=O
{sifat matrik nol}
(A+B)T = AT + BT {sifat transpos matrik terhadap
penjumlahan}
Jika AB=O, tidak dijamin berlaku: A=O atau B=O
atau BA=O
(kA)B=k(AB)=A(kB)

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh ABBA
  1 2  4 1   0  5
AB 





0
3
2

2
6

6


 

 4 1    1 2   4 11 
BA 





2

2
0
3

2

2


 

Sehingga: ABBA

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh AB=0
0 0 
1 0
B 
A 


3

4
2
0




 1 0  0 0   0 0 
AB  
=
, berarti AB=O




 2 0  3  4   0 0 
Tetapi

 0 0   1 0 =  0 0 
BA  
, berarti BAO
  2 0 

3

4


   5 0

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Sifat-sifat Operasi Matrik (3/4)
16. trase(A+B) = trase(A) + trase(B)
17. trase(AT) = trase(A)
18. trase(kA) = k trase(A)
19. trase(Inxn) = n

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Sifat-sifat Operasi Matrik (4/4)
20. (A+B)C=AC+BC
21. C(A+B)=CA+CB
22. (AB)T = BTAT

{urutan operasi dibalik}

23. (kA)T=kAT
24. An = AA … A, jika n 0, dan I, jika n=0
Sebanyak n
r+s, jika r dan s bilangan asli
25. ArAs=A
 d1 k
0  0 


k
0
d

0
k
2


26. D  




k
0  dn 
 0

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh Tambahan (1/3)
 2  1
Jika A = 
, dan B =

1 3 
T
  6 0 
6
T


(A + B) =  
  = 0
8
1




4 1 
 7  2


8
1

2 1  4 7 

A +B =
  1 3 + 1  2 =


 
T

T

T

 1
4 
1
(AB)T =  

 25  5  =  4



T

T

 6 8
 0 1



25 
 5

 2 1  4 7 
AB =
  1  2 =

1
3


 
T

1 25 
 4 7   2 1

B A =
   1 3 = 

1

2
4

5





T

 9 12 
  1  13


Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Contoh Tambahan (2/3)
(½B) =
T

2

 7
 2

7
2

2


2
= 


1

1


 1   2

1

T

 2  1
A= 
, dan B =

1 3 

4 7   2 7 2 
= 1

½ BT = ½ 


1
2

 1  2 
 4 2 
–2 A = 


2

6


 2 0 
–2IA = 

0

2



 2  1
1 3  =



 4 2 
  2  6



Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

4 1 
 7  2



Contoh Tambahan (3/3)
 2  1  2  1
A = AA= 
=


1
3

 1 3 
2

3  5
8 

A3 = A2A = 
5

3  5
5 8 



 2  1
A= 
, dan B =

1 3 

 2  1  1  18
1 3  = 18 19 


 

trase(A) = 2 + 3 = 5
trase(B) = 4 + (-2) = 2

6 0 ) = 6 + 1 = 7
trase(A+B) = trase( 

8
1


Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

4 1 
 7  2



Tantangan 1
0 
 12
Jika
4
 1 2 B  0  2 C 


 3
A 


  1 3 
  3 0
2 0 
E 

0

3


Hitunglah:
1. BA, AB
2. E2, E3, E100,
3. A2 + 2A + I,(A+I)2,
4. (BC - D)T, CTBT– DT,
5. 3C(BA), C(3B)A, (CB)(3A),
6. trase(A + E)
A.

 5
0 1 

1

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

3

 0  2 1
D   1 3 4
 1 2 0 1

Tantangan 2
B. Tentukan persamaan-persamaan dalam variabel-

variabel x, y, z, dan w, yang terbentuk, sehingga
berlaku persamaan matrik di bawah ini:
2 1  1 7
 6 8 0 3



 x
 y


x  w w 

 z

2x


 45

y  z  = -
3
2 y  x

z


Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

46
87 

Tantangan 3
C.
D.
E.

Tentukan syarat agar berlaku: (A + B)2=A2 + 2AB + B2, jika A
dan B berordo 2x2
Tentukan syarat agar berlaku: A2 – B2 = (A - B)(A + B), jika A
dan B berordo 2x2
Tentukan persamaan-persamaan dalam variabel-variabel x, y,
dan z, sehingga persamaan memenuhi persamaan matrik
berikut:

 x  y 3x  y 
 x  z x  y  2z



=  1

9


1 
 17 

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Tantangan 4
F.

Tunjukkan bahwa Sistem Persamaan Linier :

2x 
x
G.

H.

3y

 1

 4 y  2

dapat dinyatakan sebagai persamaan AX=B [petunjuk:
tentukan matrik A, X dan B]
Jika matrik A, X, dan B hasil dari soal di atas tentukan invers
A atau A-1 dan tentukan solusi persamaan AX=B, dengan
mengingat sifat I = AA-1 .
Tunjukkan bahwa, jika A matrik skew-simetri, maka
trace(A)=0

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id

Tantangan 5
I.

J.
K.
L.
M.

Buktikan jika D matrik diagonal, maka Dk adalah matrik
diagonal yang entri-entrinya adalah entri pada diagonal
utama D dipangkatkan k.
Tunjukkan bahwa jika A matrik bujursangkar, maka matrik S =
½ (A + AT) adalah matrik simetri.
Tunjukkan bahwa jika A matrik bujursangkar, maka matrik R =
½ (A - AT) adalah matrik skew-simetri.
Dari kedua matrik pada dua soal di atas, tunjukkan berlaku
hubungan A = S + R.
Jika A matrik bujursangkar 2x2, tunjukkan bahwa AA T
berbentuk matrik simetri.

Aljabar Matriks - Mahmud 'Imrona –
mhd@ittelkom.ac.id