PENGGUNAAN L U DAN ELIMINASI GAUSS JORDA

PENGGUNAAN L U DAN ELIMINASI GAUSS – JORDAN
PADA SISTEM LINEAR
Purwantini
Dosen Teknik Sipil Universitas 17 Agustus 1945 Semarang
ABSTRAK
Dekomposisi Lower Upper (Dekomposisi L U) merupakan perluasan dari Eliminasi Gauss –
Jordan.
Dekomposisi L U dan Eliminasi Gauss – Jordan digunakan untuk menentukan harga x pada
sistem linear.
Kata Kunci :
Eliminasi Gauss – Jordan, Dekomposisi LU
PENDAHULUAN
Sistem linear dapat diselesaikan dengan mengoperasikan matriks yang diperbesar secara
sistematis dengan menggunakan Eliminasi Gauss dan Eliminasi Gauss – Jordan.
Pendekatan yang lain didasarkan atas pemfaktoran matriks koefisien ke dalam hasil kali
matriks segitiga bagian basah (L) dan matriks segitiga bagian atas (U).
Sistem Linear n persamaan dalam n bilangan tak diketahui dapat dipecahkan dengan
memfaktorkan matriks koefisien matriks A yang berukuran n x n dapat difaktorkan sebagai :
A=LU
Dengan L adalah Matriks Segitiga Bawah
dan U adalah Matriks Segitiga Atas

Matriks A yang berukuran n x n direduksi menjadi bentuk eselon baris U dengan urutan
operasi baris elementer.
Matriks Elementer E1, E2, …, Ek sedemikian sehingga :
Ek … E2 E1 A = U
A = E1-1 E2-1… Ek-1 U
Matriks L didefinisikan sebagai :
L = E1-1 E2-1 … Ek-1
dengan L merupakan Matriks Segitiga Bawah

PEMBAHASAN MASALAH
Dekomposisi L U

Eliminasi Gauss – Jordan

- Bentuk Matriks n x n

- Bentuk Matriks n x n

- Tidak bisa tukar baris


- Boleh tukar baris

- Persamaan : A x = b; b ≠ 0

- Persamaan : A x = b; b ≠ 0

- Langkah-langkah :

- Langkah-langkah :

 Cari matriks U

 Matriks A dibawa ke bentuk eselon

 Cari matriks L

baris tereduksi, maka A berbentuk

 Ax=b


matriks Identitas.

 LUx=b
Untuk U x = y, maka Ly = b
Diperoleh harga :
Harga yi, i = 1, 2, 3, …
Untuk U x = y
Diperoleh harga :
Harga xi, i = 1, 2, 3, …

Diberikan sistim linear berbentuk :
2x1 – 2x2 – 2x3 = -4
– 2x2 + 2x3 = -2
-x1 + 5x2 + 2x3 = 6
Carilah harga-harga x dengan menggunakan :
a. Eliminasi Gauss – Jordan
b. Dekomposisi L U
Penyelesaian :
a. Eliminasi Gaus – Jordan
2

0
-1

¿

-2
-2
5
¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿
¿

-2
2
2


x1
x2
x3
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

-4
-2
6

=

¿
righ

¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

2
0
-1

-2
-2
5

[

¿

-2

2
2

-4
-2
6

¿
righ
¿
¿
¿
¿] [ ¿ ] ¿

b1 b 2
;
2 -2

1
0

-1



¿

-1
1
5

¿

-1
-1
2

¿

b011 + b-1
21


-2
1
6

¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿

0

-1
-1
1
¿
righ
¿

¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿

4

b3 −4 b2



¿

¿

¿

b1 +2b 3


1

0
0

b3 +b1

0
1
0

-2
-2
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿

-1
1
0

1
0
0

b3
5

¿



0
1
0

-2
-2
1

-1
1
0

¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿

¿

¿

b2 +2b 3

1
0
0



¿

0
1
0

0
0
1

¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿
¿

Jadi : x1 = -1; x2 = 1; x3 = 0
b. Dekomposisi L U
Langkah-langkah :
(i) Carilah Matriks U, Matriks L
Dicek bahwa :
(ii) A = L U (dicek)
(iii)A x = b
LUx=b


Ux=y

Ly=b
diperoleh harga yi, i = 1, 2, 3, …



Ux=y

2
0
-1

(i) A =

¿

diperoleh harga xi, i = 1, 2, 3, …

-2
-2
-2
2
5
2
¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿
¿

;x=

x1
x2
x3
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

-4
-2
6

;b=

¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

A x=b
2
0
-1

¿

-2
-2
-2
2
5
2
¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿
¿

x1
x2
x3
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

=

-4
-2
6
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

Reduksi Menjadi

Matriks Elementer

Invers Matriks

Bentuk Eselon Baris

yang bersesuaian

Elementer

dengan operasi baris

-1
1
0

-2
1
4

2
0
-1

¿

-2
-2
-2
2
5
2
¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿

1
2
0
0

¿

1
0
-1

¿

-1
-1
-2
2
5
2
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [¿] ¿


2
0
0

¿

¿
1
0
-1

¿

-1
-1
1
-1
5
2
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿


1
0
0

¿
¿

1
0
0

¿

1
0
0

¿



-1
-1
1
-1
4
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿

1
0
-1

¿

¿



-1
-1
1
-1
0
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿

1
0
0

¿
¿

1
0
0

¿

-1
-1
1
-1
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
1
0
0

Jadi, U =

¿


1
0
0

¿

E1 =

0
0
1
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

1
0
0

¿

E2 =

¿

0
0
-2
0
0
1 1
¿
0
righ
1
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿
¿

E3 =

0
1
0
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿

¿

0
1
4
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

1
0
0

¿
0
0
1

0
0
1
0
0
5
¿
righ
¿
-1
-1 ¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿
1
-1
0 ¿ 1
¿
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿

¿

L = E1-1 E2-1 …. Ek-1

1
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿



¿
0
0
1
0
-2
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿
¿
0
1
0
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

0
0
1
0
-4
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿
¿

0
1

0

0

¿

¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿

E1-1 =



E2-1 =



E3-1 =



E4-1 =



E5-1 =

0
0
1

¿

1
0

¿

E5 =

0

0
0
1

¿

E4 =

0

0
0
1
5

2
0
0

L

=
1
0
0

¿

¿

0
0
1
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

1
0
0

¿

¿

0
0
-2
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿

1
0
-1

¿

¿

0
0
1
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿

¿

¿

¿

¿

L=

¿

0
0
-2
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿

1
0
-1

¿

¿

2
0
-1

L=

¿

0
0
1
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿

L=

1
0
0

¿

¿

0
0
-2
0
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿

1
0
0

¿

¿
2
0
-1

¿

0
0
1
0
4
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

L=

Jadi L =

¿

0
0
-2
0
4
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿
¿

(ii) Dicek bahwa : A = L U
2
0
-1

¿
2
0
-1

¿

0
0
-2
0
4
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿
¿
-2
-2
-2
2
5
2
¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿
¿

= A (Terbukti)
(iii) a) L y = b

1
0
0

¿

-1
-1
1
-1
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿

¿

0
0
1
0
4
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

1
0
0

¿

¿

0
0
-2
0
4
1
¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿ ]¿

1
0
0

¿

¿

¿
2
0
-1

1
0
0

¿

2
0
-1

=

0
0
1
0
4
1
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

0
0
1
0
0
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿

2
0
0

LU=

1
0
0

0
0
1
0
0
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿
¿

0
0
1
0
0
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿
¿

0
0
1
0
0
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿] ¿
¿

0
0
-2
0
4
5
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿] [ ¿ ] ¿
¿

2
0
-1

¿

0
-2
4
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿

0
0
5

y1
y2
y3
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

¿

-4
-2
6

=

¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

2 y1 = -4

-2y2 = -2

- y1 + 4y2 + 5y3 = 6

y1 = -2

y2 = 1

2 + 4 + 5y3 = 6
5y3 = 0
y3 = 0

b) U x = y
1
0
0

¿

-1
-1
1
-1
0
1
¿
righ
¿
¿
¿
[¿ ] [¿] ¿
¿

-2
1
0

x1
x2
x3
¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

=

¿
righ
¿
¿
¿
[ ¿ ] [ ¿] ¿
¿
¿

x1 – x2 – x3 = -2

x2 – x3 = 1

x1 – 1 – 0 = -2

x2 – 0 = 1

x1 = -2 + 1

x3 = 0

x2 = 1

x1 = -1
Jadi x1 = -1
x2 = 1
x3 = 0
KESIMPULAN :
1. Dekomposisi L U merupakan perluasan Eliminasi Gaus – Jordan
2. Harga-harga x yang diperoleh sama, baik dengan Dekomposisi L U maupun Eliminasi
Gauss – Jordan dengan syarat :
a) Bentuk Matriks n x n
b) Elemen Diagonal ¿

0

DAFTAR PUSTAKA
Anton, Howard. 1988. Aljabar Linier Elementer (terjemahan). Edisi Kelima.

Jakarta :

Erlangga.
Ayres Jr., Frank. 1994. Teori dan Soal-soal Matriks (terjemahan). Cetakan Keempat. Jakarta :
Erlangga.

Cullen, Charles G. 1993. Aljabar Linear dengan Penerapannya (terjemahan). Cetakan
Pertama. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
Surjadi, P. A. 1982. Aljabar Linier dan Ilmu Ukur Analitik. Cetakan Ketiga. Jakarta :
Djambatan.