H. Penggunaan Matriks dalam Sistem Persamaan Linear (SPL)
H.1 Tokoh yang Sangat Terkenal Terkait Penggunaan Matriks dalam SPL
Dalam mempelajari determinan dan SPL, kedua tokoh berikut akan selalu dikenang akan sumbangsihnya yang sangat luar biasa. Pertama Gabriel Cramer seorang matematikawan Swiss (1704-1752) dengan aturan Cramer dalam penggunaan determinan untuk mencari nilai variabel. Sedangkan yang kedua adalah Carl Friedrich Gauss seorang matematikawan Jerman (1777-1855) dengan eliminasi Gaussnya dalam penggunaan operasi baris pada matriks untuk menyelesaikan SPL.
H.2 Aturan Cramer untuk SPL dua variabel
Misalkan diberikan
$\begin{aligned}&\begin{cases} a_{1}x &+&b_{1}y=c_{1} \\ a_{2}x &+&b_{2}y=c_{2} \end{cases} \end{aligned}$.
maka koefisiennya adalah:
$\begin{pmatrix} a_{1} & b_{1}\\ a_{2} & b_{2} \end{pmatrix}$.
Determinan utama:
$D=\begin{vmatrix} a_{1} & b_{1}\\ a_{2} & b_{2} \end{vmatrix}=a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1}$.
syaratnya $D\neq 0$.
Kemudian kolom x diganti dengan konstanta:
$D_{x}=\begin{vmatrix} c_{1} & b_{1}\\ c_{2} & b_{2} \end{vmatrix}=c_{1}b_{2}-c_{2}b_{1}$.
dan kolom y diganti dengan konstanta:
$D_{y}=\begin{vmatrix} a_{1} & c_{1}\\ a_{2} & c_{2} \end{vmatrix}=a_{1}c_{2}-a_{2}c_{1}$,
maka solusi SPLDV adalah: $x=\displaystyle \frac{D_{\displaystyle x}}{D},\quad y=\displaystyle \frac{D_{\displaystyle y}}{D}$.
H.3 Aturan Cramer untuk SPL tiga variabel
Misalkan diketahui sistem persamaan berikut:
$\begin{aligned}&\begin{cases} a_{1}x &+&b_{1}y&+&c_{1}z&=&d_{1} \\ a_{2}x &+&b_{2}y&+&c_{2}z&=&d_{2}\\ a_{3}x &+&b_{3}y&+&c_{3}z&=&d_{3} \end{cases} \end{aligned}$.
Dengan cara yang sama seperti pada penyelesaian di bagian H.2 di atas dalam penyelesaian SPL tersebut dengan determinan, yaitu: $D=\begin{vmatrix} a_{1} & b_{1} & c_{1}\\ a_{2} & b_{2} & c_{2}\\ a_{3} & b_{3} & c_{3} \end{vmatrix}\neq 0$, $D_{\displaystyle x}=\begin{vmatrix} d_{1} & b_{1} & c_{1}\\ d_{2} & b_{2} & c_{2}\\ d_{3} & b_{3} & c_{3} \end{vmatrix}$, $D_{\displaystyle y}=\begin{vmatrix} a_{1} & d_{1} & c_{1}\\ a_{2} & d_{2} & c_{2}\\ a_{3} & d_{3} & c_{3} \end{vmatrix}$, dan $D_{\displaystyle z}=\begin{vmatrix} a_{1} & b_{1} & d_{1}\\ a_{2} & b_{2} & d_{2}\\ a_{3} & b_{3} & d_{3} \end{vmatrix}$.
Selanjutnya untuk mendapatkan nilai variabel x, y, dan z adalah: $x=\displaystyle \frac{D_{\displaystyle x}}{D},\quad y=\displaystyle \frac{D_{\displaystyle y}}{D},\quad \textrm{dan}\quad z=\displaystyle \frac{D_{\displaystyle z}}{D}$.
Sebagai catatan bahwa untuk mencarai nilai dterminan ada banyak cara, baik dari cara Sarrus, maupun ekspansi baris atau ekspansi kolom
H.4 Metode Eliminasi Gauss untuk SPL tiga variabel
Lihat ke contoh soal (dalam proses insyaAllah)
I. Penggunaan Matriks dalam Transformasi Geometri
Lihat materi tentang transformasi ini di sini
$\LARGE\fbox{CONTOH SOAL}$.
$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Tentukanlah dengan metode matriks}\\ &\textrm{(cara Cramer) SPLDV berikut}:\\ &\begin{cases} 2x-y & =7 \\ x-y & =-1 \end{cases}\\\\ &\textrm{Jawab}:\\ &\begin{aligned}x&=\displaystyle \frac{D_{\displaystyle x}}{D}=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} 7 & -1\\ -1 & -1 \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} 2 & -1\\ 1 & -1 \end{vmatrix}}=\frac{7(-1)-(-1).(-1)}{2.(-1)-(-1).1}\\ &=\displaystyle \frac{-7-1}{-2+1}=\frac{-8}{-1}=8\\ y&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} 2 & 7\\ 1 & -1 \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} 2 & -1\\ 1 & -1 \end{vmatrix}}=\frac{2(-1)-(7).1}{2.(-1)-(-1).1}\\ &=\displaystyle \frac{-2-7}{-2+1}=\frac{-9}{-1}=9\\ \textrm{J}&\textrm{adi}\: \: (x,y)=(8,9) \end{aligned} \end{array}$
$\begin{array}{ll}\\ 2.&\textrm{Tentukanlah dengan metode matriks}\\ &\textrm{(cara Cramer) SPLTV berikut}:\\ &\begin{cases} 2x+2y+3z & =14 \\ 3x-y+4z & =8\\ 5x+y+2z&=12 \end{cases}\\\\ &\textrm{Jawab}:\\ &\begin{aligned}x&=\displaystyle \frac{D_{\displaystyle x}}{D}=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} 14 & 2&3\\ 8 & -1&4\\ 12&1&2 \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} 2 & 2&3\\ 3 & -1&4\\ 5&1&2 \end{vmatrix}}\\ x&=\displaystyle \frac{14\begin{vmatrix} -1&4\\ 1&2 \end{vmatrix}-2\begin{vmatrix} 8 & 4\\ 12 & 2 \end{vmatrix}+3\begin{vmatrix} 8 & -1\\ 12 & 1 \end{vmatrix}}{2\begin{vmatrix} -1 & 4\\ 1 & 2 \end{vmatrix}-2\begin{vmatrix} 3 & 4\\ 5 & 2 \end{vmatrix}+3\begin{vmatrix} 3 & -1\\ 5 & 1 \end{vmatrix}} \\ &=\displaystyle \frac{14(-2-4)-2(16-48)+3(8+12)}{2(-2-4)-2(6-20)+3(3+5)}\\ &=\displaystyle \frac{14(-6)-2(-32)+3(20)}{2(-6)-2(-14)+3(8)}=\displaystyle \frac{-84+64+60}{-12+28+24}\\ &=\frac{40}{40}=1\\ y&=.... \\ z&=....\\ \textrm{J}&\textrm{adi}\: \: (x,y,y)=\left ( \displaystyle 1,3,2 \right ) \end{aligned} \end{array}$
DAFTAR PUSTAKA
- Aprilianto, B. ..... Buku Ajar Fokus Matematika (Program IPA) untuk SMA/MA Kelas XII. Solo: CV. SINDUNATA.
- Johanes, Kastola & Sulasim. 2006. Kompetensi Matematika 3A SMA Kelas XII Semester Pertama. Jakarta: YUDHISTIRA.
- Kusnandar, Muharman, I., Saputra, E.S. 2017. Pendalaman Buku Teks Matematika 2A SMA Kelas XI Program Wajib. Jakarta: YUDHISTIRA.