1. Bentuk Persegi (Rectangular) - DIKTAT KALKULUS 3

  

DIKTAT

KALKULUS 3

UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI

JAKARTA

  

2012

BAB 1 BILANGAN KOMPLEKS Bilangan kompleks adalah bilangan yang terdiri dari bilangan riil dan imajiner. Bilangan kompleks mempunyai bilangan konjugat yang digunakan pada operasi arimatik pembagian. Bilangan kompleks dapat dinyatakan dalam dua bentuk:

  1. Bentuk Persegi (Rectangular)

  2. Bentuk Polar

  

Gambar 1. Sistem Bilangan

  A. Bentuk Persegi Rumus Dasar : Dimana : A = bilangan riil j = tanda operator imajiner B = bilangan imajiner

  Gambar 2. Bentuk Persegi

  B. Bentu Polar A = C cos α + jC sin α

  2

2 C = A B

  √

  • Operasi Aritmatik

  1. Penambahan Misal C 1 = ±A 1 ± jB

1 dan C

2 = ±A 2 ± jB

  2 Maka : FUNGSI N VARIABEL

A. Definisi Fungsi n Variabel

  Suatu fungsi f dari n variabel adalah suatu aturan yang memberikan kepada masing-masing pasangan terurut bilangan real rangkap n di dalam

  n D R

   daerah asal sebuah bilangan real tunggal yag dinyatakan oleh : Contoh : 1)

   

B. Diferensial Parsial

  d)  

  Latihan 1

  a)  

  4

  ,

  3  2 f x y x y

  b)  

  5 3 2

  4

  ,

  3  3 f x y x x y xy  

  c)  

  , sin cos f x y x y

  , ln f x y y x

  , anggap x sebagai kostanta dan diferensialkan  

  e)  

  ,

  x y f x y x y

   

  

  f)  

  2

  2

  2

  ,

  xy f x y x y

   

  , f x y terhadap y. Pendiferensialan beserta aturannya ini berlaku juga untuk fungsi 3 variabel atau lebih.

  y f

  2

  , , , lim

  2

  , 9 f x y x y   

  2)

   

  2

  2

  2

  , , f x y z x y z   

  Jika f adalah fungsi 2 variabel, dinotasikan

   

  , f x y , maka diferensial parsialnya adalah

             

  , , , lim

  x x x h y y y h f x h y f x y f f x y f D f x h f x y h f x y f f x y f D f y h

  , f x y terhadap x. 2) Untuk mencari

      

       

    

      

       

    

  Aturan untuk pencarian diferensial parsial dari

   

  , z f x y

  :

  1) Untuk mencari

  x f

  , anggap y konstanta dan diferensialkan  

1) Carilah turunan parsial pertama dari fungsi berikut!

  2 3 f x y z , ,  xy z

  3 yz

   

  g) 2 3 f x y z , ,  xy x

   

  h) 2 yz f x y z , ,  x e

    i) x y

   f x y z t , , ,

     z t

   j)

2) Carilah diferensial parsial yang ditunjuk!

  2 3

  4 f x y , x y

  2 x y

  f   xx  

  a) dari ! 2 xy f f x y , e

   xy  

  b) dari !

  5 4 4 3

  2 f f x y z , ,  xx y zyz xyz  

  c) dari ! f f x y , x sin y

  

  xyy  

  d) dari ! xyz f f x y z , ,  e yzy  

  e) dari !

C. Bidang singgung dan Diferensial Total

  Andaikan f mempunyai diferensial parsial kontinu. Satu persamaan

  z f x y , P x y z , ,

  

     

  bidang singgung terhadap permukaan di titik

  adalah z z f x y , x x f x y , y y

          

  x y        

     

  

zf x y ,

 

  Untuk fungsi 2 variabel , maka diferensial total dz

  didefinisikan oleh : zz

     

  dz f x y dx f x y dy , , dx dy

    

  x y

      

   

  x y

     

    Untuk fungsi 3 variabel atau lebih, berlaku hampir sama dengan

  wf x y z , ,  

  fungsi 2 variabel. Sebagai contoh untuk fungsi 3 variabel

  ,

  maka diferensial total dw didefinisikan oleh :

  www

        

  

dw f x y z dx f x y z dy , , , , f x y z dz , , dx dy dz

       

  x y z      

       

  x y z

        

   

  Latihan 2

  1) Carilah persamaan bidang singgung terhadap kurva yang diberikan

  

dz z dx z dy

dt x dt y dt

  2

  2

  2 w x y z

    

  Andaikan

   

  , z f x y

  adalah fungsi dari x dan y yang terdiferensiasi, dengan   x g t

   dan

    y h t

   . Keduanya adalah fungsi dari t yang terdiferensiasi maka z adalah fungsi dari t yang terdiferensiasi dan berlaku:

     

  

    Andaikan

   

  , z f x y

  adalah fungsi dari x dan y yang terdiferensiasi, dengan  

  , x g s t  dan

   

  , y h s t  . Keduanya adalah fungsi dari s dan t yang terdiferensiasi maka :

  

z z x z y

s x s y s

z z x z y

t x t y t

        

           

        

  Untuk pendiferensialan implisit, rumus yang digunakan adalah :

  d) sin w x yze)

  x z e y

  pada titik berikut ini!

  9

  a)  

  2

  2

   2 , 1,1,3 z x y

  b)  

  2

  2

  , 4,5,9 z y x   

  c)  

  2

  2

  6 3 5, 1, 2,18 z x y x y     

  sin

  d)  

  ln , 3,1,0

  x z e y

  

  e)    

   ln 2 , 1,3,0 z x y  

  2) Carilah diferensial total dari fungsi berikut!

  a) 2 3 z x y

  

  b)  

  ln 2 3 z x y  

  c)

D. Aturan Rantai dan Pendiferensialan Implisit

  x z y z

  , , z x xy y x s t y st      

  c) tan , 2 , xy s z e y x s t y t

     

  

t t

x z x se y se y

  1

  , ,

  b)

  2

  d)

  2

  z t   ! a)

  dan

   

  2) Gunakan aturan rantai untuk mencari z s

      

     

  2

  , , sin , cos

    !

  b) xy yz xz

  6 1 x y z xyz    

  3

  3

  3

  a)

  z y

  2

  dan

   

  3) Gunakan diferensial implisit untuk mencari z x

  e) sin tan , 3 , z x y x s t y s t     

     

  x z e y x st y s t

  cos , ,

  t t t w xy yz x e y e t z e t

  2

  F F z x F x F z F

      

  Latihan 3 1) Gunakan aturan rantai untuk mencari dz dt

  F x y  .

  ,

   

     dengan F didefinisikan sebagai

      

     

  dw dt ! a)

         

      

      

     

      

  F y z F y F z

  atau

  2

  e)

  , ,

  y z w xe x t y t z t      

  , , 1 , 1 2

  2

  c) sin cos , , z x y x t y t     d)

     

  t t z x y x e y e

  2

  2

  

2

  2

  2

  b)

  , 2 , 1 z x y xy x t y t      

  3

  4

   

  c)  

BAHAN UAS KALKULUS 3:

BAB 1 INTEGRAL LIPAT DUA A. Sifat 1)

  , ,

      

  , ,

  b d b d a c a c f x y dydx f x y dy dx

      

   

   

      

      

  d b d b c a c a f x y dxdy f x y dx dy

   

   

   

  Teorema Fubini : Jika f kontinu pada segi empat

     

  , , R x y a x b c y d     

  ,

  maka :

  Secara umum :

   

   cos xyz x y z  

  , , , ,

  d)

  2

  2

  2

  2 2 x y z xy xz    

  e) 2 3 3 2 xy z x y z x y z

     

         

  R R R f x y g x y dA f x y dA g x y dA

  R R f x y dA g x y dA f x y g x y

        

     2)

     

  , , , konstanta

  R R cf x y dA c f x y dA c

  

    3)

         

  , , , jika , ,

B. Integral Berulang

       

  dengan

  

  R y xy dA

  sin

     

  1 R x y x y      c.

  , 3,0

     

  

     

  

  x y y dA

  5 R

  6

  4

    2 3

   b.

  R

  dengan

  , R 1 2, 0 x y x y       d.

     

  3 R x y x y      

  R

  1, 2 0,1

      

    

     

  dA x y

  1 R

  , 1, 3

  2

     

  dengan

  

    

     

  xy dA x

  1 R

  2

  0, 2 1, 2

  dengan

  , , ,

    3 2

    

     

  y dxdy x

  2

  4 3 0 0

   b.

  2 0 1 x y dydx

      Latihan 1 1) Hitunglah integral berulang berikut ini! a.

    / 2 / 2

         

  d b b d R c a a c f x y dA f x g y dxdy f x dx g y dy R a b c d

  , , ,

                

  Catatan :

    

   

  b d d b R a c c a f x y dA f x y dydx f x y dxdy

   c.

  1

  

  xy dydx x

  

  x y dA

  3 R

  2

   

   2) Hitunglah integral lipat dua berikut ini! a.

    

     

  4

    sin cos x y dydx

  2

  2 0 0

  1 1

   e.

     

    

  2 4 1 1 x y dxdy y x

    d.

  

3) Carilah volume benda pejal jika dibatasi oleh :

  2

  2

  2

  3

  3 R

  y x y dA x

    

     

  

  dengan

     

  1, 4 2,5

  R   b.

     

  2 cos

    sin x y dydx

  R xy y dA

  

  dengan

     

  0, / 2 0, / 2

  R

    

  3) Carilah volume benda pejal jika dibatasi oleh permukaan 6 z xy  

  dan di atas persegi panjang

     

  2, 2 0,3

  R  

   !

    2) Hitunglah integral lipat dua berikut ini! a.

  a. Paraboloid eliptik

  2

  c. Paraboloid eliptik

  2

  2 16 x y z    dan di atas bujur sangkar

     

  0, 2 0, 2

  R  

  b. Bidang

  2

  5 1 z x y   

  dan di atas segi empat

     

  1,0 1, 4

  R  

  

  2

     

  2

  1

  4

  9

  x y z

     dan di atas bujur sangkar

     

  1,1 2, 2

  R    

TUGAS TERSTRUKTUR 1

MK. KALKULUS 3

  Kerjakanlah soal-soal berikut ini dengan teliti! 1) Hitunglah integral berulang berikut ini! a.

    3 4

  3 1 2 x y dydx

   b.

  / 2 / 2

C. Integral pada Daerah Umum

  , , D x y c y d h y x h y      maka :

  

  

   x y dydx

  2 x x

    1 2

    Latihan 2 1)

  

  h y d D c h y f x y dA f x y dxdy

  , ,

          2 1

   Jika f kontinu pada daerah D jenis I sehingga

         

  1

         

   Jika f kontinu pada daerah D jenis II sehingga

    

  

  g x b D a g x f x y dA f x y dydx

  , ,

          2 1

  , , D x y a x b g x y g x      maka :

  2

  1

  2

  D xy dA

  2 y x

  !

  4) Carilah volume benda pejal yang terletak di bawah paraboloid

  2

  2 z x y

    dan di atas daerah D di bidang-xy yang dibatasi oleh garis

  2 y x

  serta parabola

   !

  2

  5) Hitunglah  

  2)

  

  dengan D adalah daerah yang dibatasi oleh garis

  1 y x  

  dan parabola

  2

  1 y x  

  2 y x  dan

   !

  dengan

  2

  2

  1 D

  y dA x

     

    

  

     

  2

  , 1,0 D x y x y x      !

  3) Hitunglah  

  2 D

  x y dA

  

  

  dengan D adalah daerah yang dibatasi oleh parabola

  2 6 y x

D. Integral Berulang pada Koordinat Polar

   Jika f kontinu pada segi empat polar R yang diberikan oleh 0 a r b    ,

  2

   

  2 x y r

  2

    Catatan :

     

  h D h f x y dA f r r rdrd

 

  , cos , sin

     

 

 

2 1

  , , D r h r h            maka :

  1

      

         

   Jika f kontinu pada daerah polar berbentuk :

   

     

  

b

R a f x y dA f r r rdrd

  , cos , sin

     

  , maka :

  2     

  , dengan

  • 2
  •  cos x r
  • tan

  •    
  •  
  •  
  •  

  2

  2

  4)  

  !

  25 x y  

  2

  

2

  4 x y   dan

  2

  

  dengan R adalah daerah di kuadran I yang dibatasi oleh lingkaran

  

  R xy dA

  3) Hitunglah  

   !

  4 x y

  2

  x y dA

  

  1 x y   dan

  dA 

  !

             

  4 D r r    

  4

  , ,0 cos 2

   

  dengan

  1 D

  dengan

  5)

   !

             

  2 D r r    

  2

  , ,0 2cos

   

  2

  2

  y x  

  2

    Latihan 3 1)

  2 x x

  1 cos 1 cos 2

  2

   

  2 x x

  1 sin 1 cos 2

  

  2

  

  a a f x dx f

  0, jika fungsi ganjil

   

  

  a a a f x dx f x dx f

  2 , jika fungsi genap

   

  2

  

2

  2) Hitunglah  

  dengan R adalah daerah di setengah bidang atas yang dibatasi oleh lingkaran

  

  

  x y dA

  4 R

  3

  2

  !

  1 D

  1 D r r        

  , 2 ,0

  

 

 

  dengan

  

   

  x y dA

2 D

  

TUGAS TERSTRUKTUR 2

MK. KALKULUS 3

Kerjakanlah soal-soal berikut ini dengan teliti!

  2 2 xy dxdy

    

  1 y 1)

  3 2 x y dA

    

  D 2)

  D x y , x 2, x y x      

     

  dengan !

  3)

  Hitunglah

  2 y x dA

  

   

  2  x y

  

  D

  dengan D adalah daerah yang dibatasi oleh dan

  2 x 3 2 y

  4)

  2 D r r   

  x y dA

   

  

  dengan

   

  , ,0 2cos

             

  Hitunglah

       

  , , , B a b c d r s   

  , maka :

   

  , , , ,

  

s d b

B r c a f x y z dV f x y z dxdydz

  

   

  10 D

  2

  2

  

   

  2

  5

  9 R

  x y dA

  

  dengan R adalah daerah di setengah bidang atas yang dibatasi oleh lingkaran

  5)  

  2

  2

  4 x y   dan

  2

  2

  9 x y

   !

SELAMAT MENGERJAKAN

BAB 2 INTEGRAL LIPAT TIGA A. Teori Fubini untuk Integral Lipat Tiga Jika f kontinu pada kotak

  • Untuk :
  • Untuk :

  2

  2

  , , , , , , E x y z c y d h y x h y u x y z u x y        maka :

         

      2 2 1 1 , ,

  , , , ,

  h y u x y d E c h y u x y f x y z dV f x y z dzdxdy

  

    

   Jika f kontinu pada daerah E jenis II sehingga

           

  1

  , , , , , , E x y z y z D u y z x u y z     maka :

  2

         

2

1

  , ,

  , , , ,

  

u y z

E D u y z

f x y z dV f x y z dx dA

    

       

    

   Jika f kontinu pada daerah E jenis III sehingga

           

  1

  2

  1

  1

   Jika f kontinu pada daerah E jenis I sehingga

            

  

       

 

  

1

  2

  , , , , , , E x y z x y D u x y z u x y     maka :

  

   

    2 1

  , ,

  , , , ,

  u x y E D u x y f x y z dV f x y z dz dA

    

       

    

  

  

  1

  2

  1

  2

  , , , , , , E x y z a x b g x y g x u x y z u x y        maka :

         

      2 2 1 1 , ,

  , , , ,

  g x u x y b E a g x u x y f x y z dV f x y z dzdydx

  

     

            

  , , , , , , E x y z x z D u x z y u x z     maka :

  

   

    2 1

2 E

2 E

  2 3 2 1 0 0 y x

  1 0 0 0

  6

  z x z xz dydxdz

  

  4)

   

  1

  5)

   x y z dzdydx 

  ! 3)

    1 1 1 0 0 x y x

    z dzdydx  

   Koordinat Silinder

        2 2 cos , sin

  , , cos , sin ,

  E h u r r f x y z dV f r r z rdzdrd   

  

   

  3 E x y z x y z        

  , ,

  

  , , , ,

  u x z E D u x z f x y z dV f x y z dy dA

    

       

     Latihan 4

  1)

   

  x yz dV

  

  , , 1, 1 2,0

  dengan

     

  , , 2, 3 0, 1

  1 E x y z x y z         

  ! 2)

   

  xyz dV 

  dengan

  

 

 

C. Integral Lipat Tiga dalam Koordinat Silinder dan Koordinat Bola

  Catatan : r , , h r h

           

  1

  2      

   

  • x r  cos 
  • y r sin

   

  • 2

  2

  2 x y r

   

  • Koordinat Bola

  f x y z dV , ,  

   E db

  2 f sin cos , sin sin , cos sin d d d

               

     ca

  Catatan : E , , a b , , c d

                  

  

 

  • sin cos

  x    

  • sin sin

  y    

  • cos

  z   

  • 2

  2

  2

  2 x y z

     

  • 2

  dV sin d d d

       

  • Latihan 5

  2 2 2

  2 r rdzdrd

  

     0 0 r

  1) 2 2 2 4 r  

  1 rdzdrd

     0 0

  2)   /2 /2 1

  2

  1 sin d d d     

    

  0 0 0 3)

  2 /4 cos   

  2

  1 sin d d d     

   

  5)   3

  2 1

  2 0 0 0

    sin e d d d     

   TUGAS TERSTRUKTUR 3 MK. KALKULUS 3 Kerjakanlah soal-soal berikut ini dengan teliti!

   

  2

  3 2 b a c x y z dV   

  

    

  3

  Maka nilai a = 0, b = 3, dan c = 5.

    Catatan : Nilai a, b, dan c diambil dari 3 digit terakhir NPM Anda. Contoh : 20074150035.

     5 sin a c d d d       

  2 0 0 b+2

    cos 2 /4

    5)

        

  b c     b c d d d

  3 sin

  2 0 0

    /2 /2

  

    4)

     

  c r    a b c rdzdrd

  1

  2 2 4

  3)   2

     xz dydxdz     

  3 b z c x z a b c

  2)  

  3 E x y z x a y a b z c           

  , , 2, 2 ,1