BAB II FUNGSI DAN GRAFIK FUNGSI - Fungsi dan Grafik Fungsi 1

BAB II FUNGSI DAN GRAFIK FUNGSI

  2.1 Fungsi

  2.2 Grafik Fungsi

  2.3 Barisan dan Deret

  2.4 Irisan Kerucut

  2.1 Fungsi

  Dalam berbagai aplikasi, korespondensi/hubungan antara dua himpunan sering terjadi. Sebagai

  4

  3 Vr

   contoh, volume bola dengan jari-jari r diberikan oleh relasi . Contoh yang lain, tempat

  3 2 2

  ( x , y ) xy

  1

  kedudukan titik-titik yang jaraknya 1 satuan dari titik pangkal O adalah . Ada hal penting yang bisa dipetik dari contoh di atas. Misalkan X menyatakan himpunan semua absis lebih dari atau sama dengan 1 dan kurang dari atau sama dengan 1, sedangkan Y himpunan ordinat lebih dari atau sama dengan 1 dan kurang dari atau sama dengan 1. Maka elemen-elemen pada X berkorespondensi 2 2

  x

  1 dengan satu atau lebih elemen pada Y. Selanjutnya, korespondensi  y  disebut relasi dari X ke Y.

  Secara umum, apabila A dan B masing-masing himpunan yang tidak kosong maka relasi dari A ke B didefinisikan sebagai himpunan tak kosong R A B .

    A B a

  1 b

  1 b

  2 a

  2 b

  3 a

  3 b

  4 Gambar 2.1.1 Relasi dari himpunan A ke B B

  A y x

  Jika R adalah relasi dari A ke B dan berelasi R dengan maka ditulis:

  

( a , b ) R atau aRb atau b R ( a )

 

  Apabila diperhatikan secara seksama, ternyata dua contoh di atas mempunyai perbedaan yang

  r

  V

    mendasar. Pada contoh yang pertama setiap menentukan tepat satu . Sementara pada contoh

  x

  1 , 1 ]

  x

  1 , 1 ]  [

   [ yang ke dua, setiap berelasi dengan beberapa (dalam hal ini dua) nilai yang berbeda. Relasi seperti pada contoh pertama disebut fungsi.

  A x Definisi 2.1.1 Diketahui R relasi dari A ke B. Apabila setiap berelasi R dengan

  B y tepat satu maka R disebut fungsi dari A ke B.

  B A y x

  Jadi, relasi R dari A ke B disebut fungsi jika untuk setiap terdapat tepat satu sehingga

  R (a ) b  .

  X 1 , 2 dan Y 3 ,

  6       ( 1 , 3 ), ( 2 , 3 )

  Sebagai contoh, misalkan . Himpunan merupakan

   

  fungsi dari X ke Y, karena setiap anggota X berelasi dengan tepat satu anggota Y. Demikian pula, himpunan

  ( 1 , 6 ), ( 2 , 3 ) ( 1 , 3 ), ( 1 , 6 ), ( 2 , 3 )

  merupakan fungsi dari X ke Y. Sementara himpunan bukan

      merupakan fungsi dari X ke Y, karena ada anggota X, yaitu 1, yang menentukan lebih dari satu nilai di Y.

  Fungsi dinyatakan dengan huruf-huruf: f, g, h, F, H, dst. Selanjutnya, apabila f merupakan fungsi dari himpunan A ke himpunan B, maka dituliskan:

  f : AB

  Dalam hal ini, himpunan A dinamakan domain atau daerah definisi atau daerah asal, sedangkan himpunan B dinamakan kodomain atau daerah kawan fungsi f. Domain fungsi f ditulis dengan notasi

  

D , dan apabila tidak disebutkan maka disepakati bahwa domain fungsi f adalah himpunan terbesar di

f

  dalam R sehingga f terdefinisikan atau ada. Jadi:

  

Dx  : f ( x ) ada ( terdefinis ikan )

   R 

  f

  Himpunan semua anggota B yang mempunyai kawan di A dinamakan range atau daerah hasil

  R f fungsi f, ditulis atau Im(f) (Perhatikan Gambar 2.1.2).

  A B

  

  Jika pada fungsi f : AB , sebarang elemen xA mempunyai kawan yB, maka dikatakan “y

  

  merupakan bayangan x oleh f “ atau “y merupakan nilai fungsi f di x” dan ditulis y = f(x).

  R

  A B f

  f Gambar 2.1.2 x y Gambar 2.1.3 f fungsi dari himpunan A ke B.

  Selanjutnya, x dan y masing-masing dinamakan variable bebas dan variabel tak bebas. Sedangkan y = f(x) disebut rumus fungsi f.

  Contoh 2.1.2 Tentukan domainnya.

  1 x

  1

  2 f ( x ) f ( x )  f ( x ) ln( x x

  6 ) 

  b.

  c.

  2 x

      a.

  2

  x

  5 

  

  x

  1 Penyelesaian:

  a. Suatu hasil bagi akan memiliki arti apabila penyebut tidak nol. Oleh karena itu,

  1  

  D x : terdefinis ikan x : x

  2 { 2 }         

  f  R   R  R x

  2 

   

  b. Karena akar suatu bilangan ada hanya apabila bilangan tersebut tak negatif, maka:  xx

   

  D x : ada x :

      

  f R R

     

  2

  2 x

  1 x

  1    

   

  x :

  1 x atau x 1 ( 1 , ] ( 1 , ).    R          c. Suatu jumlahan memiliki arti apabila masing-masing sukunya terdefinsikan. Sehingga:

   

  2           x x x x x x f .

  1

  3

  2

  2

     

    x x x x x f

  c.

  2

  1 ( .

  2 ( 3 ) 2 (

  12 3 ) 2 ( 1 )

  12

  1

  ) 2 (

  b.

  2       f .

  1 ) 1 .( 3 )

  d.

  1 ) 1 ( 1 .( 3 )

  (i). Apabila setiap anggota himpunan B mempunyai kawan anggota himpunan A, maka f disebut fungsi surjektif atau fungsi pada (onto function).

  3 A B

  2

● b

  1

● b

  4●

● b

  3● a

  a 1● a 2● a

Gambar 2.1.4 f fungsi surjektif dari himpunan A ke himpunan B

  B A f  : .

  ) ( ( 1 ) .

  Berikut diberikan beberapa fungsi yang memenuhi syarat-syarat tertentu . Diberikan fungsi

  .█

                 

  2 x x x x x x x x x x x x f

  2

  2

  6 ( 3 ) .( 1 ) ( 3 )

  1 (

  2 )

       

  1 :

    

    

           

                  

  2

  2

  2

  5

    

  ) ada 6 ln(

  1 :

  5

  5 : ) ada 6 ln( dan ada

  2 ( dan 5 : ) 6 ( dan

  5 : ) 3 atau

  ) 3 dan 5 : atau 2 dan

      

     

  Penyelesaian: a.

    , maka tentukan: a.

  ) ( x x f  

  d.

  ) 1 ( x f

  2 (  x f c.

  )

  1 ( f b.

  )

  2 x x x f

   

  ) 1 ( ( 3 )

  ( 5 ,       .█ Contoh 2.1.3 Jika

  ) , ) 3 ( ) 5 ( 2 ,

  =

  R R R R R R

  D x f

  

x x x x x x

x x x x x x x x x x x x x x x

2.1.1 Fungsi Surjektif, Fungsi Injektif, dan Fungsi Bijektif

  (ii). Apabila setiap anggota himpunan B mempunyai yang kawan di A, kawannya tunggal, maka f disebut fungsi injektif atau fungsi 1-1 (into function).

  5 a

  A B (iii). Jika setiap anggota himpunan B mempunyai tepat satu kawan di A maka f disebut fungsi bijektif atau

  ●

  

b

  1

b

  2

● b

  3

● b

  4

● b

  1a 2a 3a

  3

  4

b

  1

b

  2

b

  3

b

  4 Gambar 2.1.5 Fungsi injektif dari A ke B Gambar 2.1.6 Korespondensi 1 – 1.

  A B

  korespodensi 1-1. Mudah dipahami bahwa korespondensi 1-1 adalah fungsi surjektif sekaligus injektif.

  1 a 2 ● a

2.1.2 Operasi Pada Fungsi

  ) ( asalkan , ) ( ) ( ) )( (

  ) ( ) )( ( x f x f    ) ( ). ( ) )( . ( x g x f x g f

  ) ( ) ( ) )( ( x g x f x g f    ) ( ) ( ) )( ( x g x f x g f   

  masing-masing didefinisikan sebagai berikut:

  g f

  , dan hasil bagi

  , hasil kali g f .

  f

  , hasil kali skalar

  g f

  , selisih

  g f

  Diberikan skalar real  dan fungsi-fungsi f dan g. Jumlahan

    x g x g x f x g f a Domain masing-masing fungsi di atas adalah irisan domain f dan domain g, kecuali untuk

  g f

  , g f .

     

            x

x

x g f x x x g f x x x g f x x x g f

  Karena }

  ) 5 { dan , 1 [     

  R g f

  D D

  , maka

  

g

f

  ,

  g f

  , dan

  5

  g f

  masing-masing mempunyai domain:

  ) ,

  1 [  .█

  Diberikan fungsi

  Y X f  :

  . Kebalikan (invers) fungsi f adalah relasi g dari Y ke X. Pada umumnya, invers suatu fungsi belum tentu merupakan fungsi. Sebagai contoh, perhatikan Gambar 2.1.7 di bawah ini.

  ● ● ● ● ● ●

  ● ● ● ● ● f A B

  Gambar 2.1.7

  1 ( 1 )

  1 ( 1 )

  ,

  maka tentukan:

   

  ) ( :    

  D x g D x D g f g f .

  Contoh 2.1.4 Jika f dan g masing-masing:

  ( 1 )  

  x x f

  5

  1 ) (

   

  

x

x g

  g f

  5

  ,

  g f

  , g f .

  , dan

  g f beserta domainnya.

  Penyelesaian:        

  5

  1 ) (

  5

  1 . ( 1 ) .

2.1.3 Fungsi Invers

  f :

  X Y

  Apabila merupakan korespondensi 1 – 1, maka mudah ditunjukkan bahwa invers f juga 1

  f

  merupakan fungsi. Fungsi ini disebut fungsi invers, ditulis dengan notasi . Perhatikan Gambar 2.1.8 berikut.

  f

  X Y

  ● y

  x

  Jadi:

  1  D R dan R D 1  1   f f 1  x f ( y ) y f ( x ) f f

     dengan f

  Gambar 2.1.8 x

  1 1

  f ( x ) 

  1 

  f Contoh 2.1.5 Tentukan jika diketahui .

  3 x

  2 Penyelesaian:

  x

  1

  y f ( x )

  1    3 x

  2 

  x

  1 

   1  y  3 x

  2

  ( 1 y )( 3 x

2 ) x

  1      3 x 3 xy 2 y 2 x

  1       2 x 3 xy 2 y

  3     2 y

  3  

  1 x f ( y )

    

  2 3 y

  2 x

  3

  1  f ( x )

   Jadi, .█

  2 3 x

  Contoh 2.1.6 Tentukan inversnya jika diketahui:

          

  ) (

   u u f y  ) (

  . Apabila didefinisikan

  1 2   x y

  Perhatikan fungsi

  .█

  1 x x x x x x x f

  1 1 jika jika

  ( 1 )

  1 jika

  

  

     

     

  Selanjutnya, dari (i), (ii), dan (iii) diperoleh:         

      y y f y

y

y x

  dan

  2    x x g u

  1

  )) ( ( ) ( x g f x h  . Ini disebut fungsi komposisi dari f dan g, ditulis g f  .

  D x g D x D    ) ( :  .

  dengan domain   f g g f

  ,

  

    )) ( ( ) ( x g f x g f

  , didefinisikan sebagai:

  Definisi 2.1.7 Fungsi komposisi dari f dan g, ditulis g f

  dan diperoleh fungsi baru

  maka dengan substitusi diperoleh

  ) (x g

   ) ( maka f dapat dikerjakan pada

  f D x g

  . Apabila

  D x

  , yaitu rumus fungsi yang pertama disebutkan. Proses demikian ini disebut komposisi. Secara umum dapat diterangkan sebagai berikut. Diketahui f dan g sebarang dua fungsi. Ambil sebarang g

  ( 1 )) ( ) ( 2

   

x x g f u f y

  1     

  1

   

  x

  x

  (ii). Untuk 

  1

   

y y f y x

  

) (

  . Sehingga:

  ) (     x x f y

  ,

  

  ( 1 )   f

  Penyelesaian: (i). Untuk

  x x x x x x f

  ) (

  1 jika 1 jika

  1

     jika

    

  ,

  . Sehingga, diperoleh:

  1

  1 ) (

  ( 1 )

  atau:

  x x f y

   

   

   

    

  1

  ) 1 (

  1

  1

  1

  ,

  x

  (iii).Untuk 

  1   f .

2.1.4 Fungsi Komposisi

  2 f g Contoh 2.1.7 Jika f(x) = x dan g(x) = x1 maka tentukan fungsi-fungsi berikut beserta domainnya. g g f g g f f f a.

  b.

  c.

  d.

  Penyelesaian: x ● ● ●

  2 D f g f g ( x ) f ( g ( x )) f ( x 1 ) ( x

1 )  R

a.      , dengan domain .

   

  2

2 D 

  g f ( x ) g ( f ( x )) g ( x ) x 1 gf R     b.   , dengan domain . g f

  2

  4 Dff R f f ( x )  f ( f ( x ))  f ( x )  x c.   , dengan domain .

  D gg g g ( x )  g ( g ( x ))  g ( x  1 )  ( x  1 )  1  x

2 R

  d.   , dengan domain .█

Gambar 2.1.9 Fungsi komposisi

  2

  

2

f ( x ) 1 x g ( x )  2 x

  

Contoh 2.1.8 Jika   dan maka tentukan fungsi-fungsi berikut ini beserta

domainnya. f g g f a.

  b.

  Penyelesaian: 2 2 2 4

  a.  f g  ( x )  f ( g ( x ))  f (

  2 x )  1  ( 2 x )  1  4 x , dengan domain:

  2 DxD : g ( x )  Dx  : 

  1  2 x

  1

  f g g f R      .

  2 

  1

  1  

  x : x

  1 2 x : 2 x

  2   R     R  

   

   

  2

  2 2 2  

  gf ( x ) g ( f ( x )) g ( 1 x ) 2 ( 1 x )

  b.      , dengan domain:

    D x D : f ( x ) D x R :

  1 x

  1          

  g f f g   .█

  f g Contoh 2.1.9 Tentukan jika diketahui: x

   jika x  1 1 x jika x

      x

  1  

   f ( x )  g ( x ) 

      1 x jika x

  2 x 1 jika x

  1    

    Penyelesaian: x x

  1

  1

  1  

  x

  1 g ( x )

  1

  1       

  (i). Untuk , . Sehingga:

  x

  1 x 1 x

  1   

  x

  ( f g )( x ) f ( g ( x )) 1 g ( x )

  1     

  x

  1

  x

  1 g ( x )

  2

  1 2 .

  1

  1 1 g ( x )

  1

  (ii).Untuk ,  x     . Karena  , maka dapat dibedakan menjadi

  g ( x ) 1 g ( x )   dan  . Selanjutnya,

  2 x

  1

  1

  1

2  x

  1

  1 2  x

  1 g ( x ) 1   

  (a).   apabila atau . Hal ini berakibat, untuk ,

  ( fg )( x ) f ( g ( x )) 1 g ( x ) 1 (

2 x

1 ) 2 x        x

  1 2 x

  1

  2 g ( x )

  2 x 1  

    

  (b). apabila atau . Jadi, untuk diperoleh:

  ( f g )( x )  f ( g ( x ))  1 g ( x )  1 (

2 x

1 )

  Dari (i) dan (ii), diperoleh:

  x  1 jika x

  1    x

  1   

  2 x jika

  1 2 x

  1    ( f g )( x ) 

    1  jika x

  1

  2   2 x

  1  

2.2 Grafik Fungsi

  ( x , y ) : y f ( x ), x D  

  f Diberikan fungsi f. Himpunan   disebut grafik fungsi f.

2.2.1 Grafik Fungsi Dalam Sistem Koordinat Kartesius

  Dalam sistem koordinat kartesius fungsi dapat dibagi menjadi: (a). Fungsi Aljabar (b). Fungsi Transenden

  Fungsi f disebut fungsi aljabar jika f dapat dinyatakan sebagai jumlahan, selisih, hasil kali, hasil bagi, pangkat, ataupun akar fungsi-fungsi suku banyak. Sebagai contoh, fungsi f dengan rumus:

  2

  2

  3

  3 x x ( x 1 )  

  f ( x ) 

  2 x

  1 merupakan fungsi aljabar. Fungsi yang bukan fungsi aljabar disebut fungsi transenden. Beberapa contoh fungsi transenden adalah fungsi trigonometri, fungsi logaritma, dsb.

  Fungsi Aljabar

  Fungsi Aljabar meliputi : (1). Fungsi rasional :

  a. Fungsi bulat (fungsi suku banyak) b. Fungsi pecah. (2). Fungsi irasional.

  Fungsi Suku Banyak

  Fungsi suku banyak berderajat n mempunyai persamaan

  n

f(x) = P (x) = a + a x + . . . + a x

n 1 n

  dengan n bilangan bulat tak negatif , a , . . . , a bilangan-bilangan real dan a 1 n n  0.

  f ( x ) c (a). Fungsi konstan:  .

  Grafik fungsi ini berupa garis lurus sejajar sumbu X.

  Y

  3

  f(x) = 3 f(x) = a a

  X f(x) = 1

  1

  Gambar 2.2.1

  (b). Fungsi linear: f(x)= mx + n

  ( , n ) Grafik fungsi ini berupa garis lurus dengan gradien m dan melalui titik .

  y = x + 2 y = x 2 y = x  3

  3 2

  3 y = x

  Gambar 2.2.2

  2 f ( x )  axbxc , a  (c). Fungsi kuadrat: .

  2 D b 4 ac

  Grafik fungsi kuadrat berupa parabola. Diskriminan:   . Secara umum, grafik fungsi kuadrat ini dapat digambarkan sebagai berikut: Perhatikan pula gambar berikut ini.

  D>0 a<0 D>0 a>0

  (a) (b)

  D=0 a<0 (c)

  (d) D=0 a>0

  D<0 a<0 D<0 a>0

  (d). Fungsi kubik:

  y = x

  4 Gambar 2.2.4

  1

  1

  3 X

  3 y = (x1)

  2 Y y = x

  2 y = ¼ x

  2 y = 4xx

  2

  , ) (

  X

  Fungsi Pecah Y

  3

     a a x a x a x a x f

.

  3

  2

  

2

  1

  3

  Gambar 2.2.5 Fungsi f(x) yang dapat dinyatakan sebagai hasil bagi dua fungsi suku banyak

  n a a x ... a x

    

  1 n f ( x )

  

  m b b x ... b x

    

  1 m

  disebut fungsi pecah. Grafik beberapa fungsi pecah sederhana, seperti: 1 x dan f ( x )

  

  f(x) = x x

  1  diperlihatkan dalam gambar berikut.

  x y = x

  1 

  y = 1 y = 1/x

  x = 1

  Gambar 2.2.6 Fungsi Irasional Beberapa contoh fungsi irasional beserta grafiknya diperlihatkan pada gambar berikut ini.

  x y Fungsi Transenden

  Fungsi transenden meliputi: Fungsi Trigonometri, Fungsi Siklometri, Fungsi Eksponen, dan Fungsi (a) Logaritma. (a). Fungsi trigonometri Ditinjau titik sebarang P(x,y) pada bidang koordinat seperti terlihat dalam gambar berikut ini.

  a

  2 y a x

   

  a aa a

  2 Apabila r menyatakan jarak titik P ke O dan  menyatakan besar sudut antara OP dengan sumbu X (arah berlawanan dengan jarum jam), maka berturut-turut didefinisikan sebagai berikut: sin  = y/r cos  = x/r tan  = y/x cot  = x/y sec  = r/x csc  = r/y

  Dari definisi mudah ditunjukkan hubungan-hubungan berikut: tan  =  

   = sec

  Q

  x

  r y

  

P(x,y)

   Berbeda halnya dengan geometri yang biasanya besar sudut diukur dalam derajat, maka dalam kalkulus besar sudut dinyatakan dalam radian. Besar sudut satu radian sama dengan besar sudut pusat juring lingkaran OPQ yang panjang busurnya sama dengan jari-jari lingkaran (perhatikan Gambar 2.2.9).

  2

   = csc

  2

   1 + cos

  

2

  2

   

   = 1 1 + tan

  2

   + cos

  2

  1  dan: sin

  1 , csc cos

   sin

   

   sec  =

  , cos cos sin

   sin cos

  Gambar 2.2.8 Oleh karena itu, 2  radian = 360

  o

  atau 1 radian =   

    

   180 derajat.

  Selanjutnya, dapat dibentuk fungsi-fungsi trigonometri. Beberapa grafik fungsi trigonometri dapat digambarkan sebagai berikut (lihat Gambar 2.2.10 dan Gambar 2.2.11): Untuk –   x  2, grafik y = sin x dan y = cos x berpotongan di x = /4 dan x = 5/4.

  

r

r P O Q

Gambar 2.2.9 Besar sudut POQ 1 radianGambar 2.2.10 (b) Grafik

  x y cos  Gambar 2.2.10 (a) Grafik

   x y sin

  y  tan x

Gambar 2.2.11 (a) Grafik

  y  cot x

Gambar 2.2.11 (b) Grafik

  y sec xy csc x

Gambar 2.2.11 (c) Grafik

  

Gambar 2.2.11 (d) Grafik

  (b). Fungsi Siklometri Untuk domain tertentu invers fungsi trigonometri juga merupakan fungsi. Invers fungsi 1 trigonometri dikenal dengan nama fungsi siklometri. Invers fungsi sinus ditulis dengan sin atau arcsin dan didefinisikan sebagai berikut:

Dokumen yang terkait

Keanekaragaman Makrofauna Tanah Daerah Pertanian Apel Semi Organik dan Pertanian Apel Non Organik Kecamatan Bumiaji Kota Batu sebagai Bahan Ajar Biologi SMA

26 317 36

ANALISIS KOMPARATIF PENDAPATAN DAN EFISIENSI ANTARA BERAS POLES MEDIUM DENGAN BERAS POLES SUPER DI UD. PUTRA TEMU REJEKI (Studi Kasus di Desa Belung Kecamatan Poncokusumo Kabupaten Malang)

23 307 16

FREKUENSI KEMUNCULAN TOKOH KARAKTER ANTAGONIS DAN PROTAGONIS PADA SINETRON (Analisis Isi Pada Sinetron Munajah Cinta di RCTI dan Sinetron Cinta Fitri di SCTV)

27 310 2

Analisis Sistem Pengendalian Mutu dan Perencanaan Penugasan Audit pada Kantor Akuntan Publik. (Suatu Studi Kasus pada Kantor Akuntan Publik Jamaludin, Aria, Sukimto dan Rekan)

136 695 18

DOMESTIFIKASI PEREMPUAN DALAM IKLAN Studi Semiotika pada Iklan "Mama Suka", "Mama Lemon", dan "BuKrim"

133 700 21

KONSTRUKSI MEDIA TENTANG KETERLIBATAN POLITISI PARTAI DEMOKRAT ANAS URBANINGRUM PADA KASUS KORUPSI PROYEK PEMBANGUNAN KOMPLEK OLAHRAGA DI BUKIT HAMBALANG (Analisis Wacana Koran Harian Pagi Surya edisi 9-12, 16, 18 dan 23 Februari 2013 )

64 565 20

PENERAPAN MEDIA LITERASI DI KALANGAN JURNALIS KAMPUS (Studi pada Jurnalis Unit Aktivitas Pers Kampus Mahasiswa (UKPM) Kavling 10, Koran Bestari, dan Unit Kegitan Pers Mahasiswa (UKPM) Civitas)

105 442 24

Pencerahan dan Pemberdayaan (Enlightening & Empowering)

0 64 2

KEABSAHAN STATUS PERNIKAHAN SUAMI ATAU ISTRI YANG MURTAD (Studi Komparatif Ulama Klasik dan Kontemporer)

5 102 24

HUBUNGAN ANTARA STRES DAN PERILAKU AGRESIF PADA REMAJA

11 143 2