Operasi Vektor Berdimensi Tiga

 F. Operasi Vektor Dalam Ruang

Operasi vektor pada dimensi tiga kurang lebih sama dengan operasi pada vektor berdimensi dua.

F. 1. Penjumlahan dan Pengurangan.

Jikadiketahui sebagai misalu¯=ai¯+bj¯+ck¯danv¯=pi¯+qj¯+rk¯makaPenjumlahan dua vektor di atas adalahu¯+v¯=(a+p)i¯+(b+q)j¯+(c+r)k¯demikian juga untuk penguranganu¯v¯=(ap)i¯+(bq)j¯+(cr)k¯.

CONTOH SOAL.

1.Jika diketahuia¯=(137)danb¯=(820)Tentukanlah hasil daria.a¯+b¯b.a¯b¯JawabDiketahui bahwaa¯=(137)danb¯=(820),makaa¯+b¯=(137)+(820)=(1+83+(2)7+0)=(917)Dan untuka¯b¯adalah:a¯b¯=(137)(820)=(183(2)70)=(757).

F. 2. Perkalian Skalar dengan Vektor.

Misalkan suatu skalar   m  dan suatu vektor  u¯=ai¯+bj¯+ck¯, maka perkalian m  dengan vektor  u¯ tersebut adalah  u¯=mai¯+mbj¯+mck¯.

CONTOH SOAL.

2.Jikaa¯=(202220212020),tentukanlah nilaidari2a¯dan3a¯Jawab2a¯=2(202220212020)=(404440424040),dan3a¯=3(202220212020)=(606660636060)

F. 3. Perkalian Skalar Dua Vektor.

Hasil dari perkalian skalar dua vektor a¯  dan  b¯ adalah :  a¯b¯.

Dengan

a¯b¯=|a¯||b¯|cosθ.  sehingga

Tanda dari hasil skalar ini adalahBesar sudutθTandaBentuk0θ<90PositifLancipθ=90NolSiku-siku90<θ180NegatifTumpulUntukθberupa sudut istimewa:θ030456090180cosθ11231221201

Adapun secara rumus untuk menentukan besar sudutnya adalah:

cosθ=a¯b¯|a¯||b¯|.

Sebagai ilustrasinya perhatikanlah gambar berikut

Selain hasil di atas ada cara lain menyelesaikan perkalian skalar dua vektor, yaitu:

Jikadiketahui sebagai misalu¯=ai¯+bj¯+ck¯danv¯=pi¯+qj¯+rk¯makaPerkalian skalar dua vektor adalah:u¯v¯=(ai¯+bj¯+ck¯)(pi¯+qj¯+rk¯)=ap.i¯i¯+aq.i¯j¯+ar.i¯k¯+bp.j¯i¯+bq.j¯j¯+br.j¯k¯+cp.k¯i¯+cq.k¯j¯+cr.k¯k¯=ap+0+0+0+bq+0+0+0+cr=ap+bq+cr

Sebagai penjelasannya adalah:i¯i¯=|i¯||i¯|cos0=1.1.1=1i¯j¯=|i¯||j¯|cos90=1.1.0=0i¯k¯=|i¯||k¯|cos90=1.1.0=0j¯i¯=i¯j¯=0j¯j¯=|j¯||j¯|cos0=1.1.1=1j¯k¯=|j¯||k¯|cos90=1.1.0=0k¯i¯=i¯k¯=0k¯j¯=j¯k¯=0k¯k¯=|k¯||k¯|cos90=1.1.1=1

Atau jika ditabelkan nilainyau¯v¯pi¯qj¯rk¯ak¯ap00bj¯0bq0ck¯00cr

CONTOH SOAL.

3.Jikaa=(124),danb=(540) tentukanlah nilaidariabJawabab=1.5+2.4+4.0=5+8+0=13

4.Jika diketahuia=i2j+3k,danb=3i4j+mkserta nilaiab=4,maka tentukannilaimJawabDiketahui bahwaa=i2j+3k=(123),danb=3i4j+mk=(34m)ab=1.3+3.(4)+3.m4=3+8+3m3m=11+4m=153=5

5.Diketahui|a|=10,|b|=6.Jikaadanbmembentuk sudut60.Tentukanlah nilaiabJawabab=|a||b|cosθ=10.6.cos60=60.(12)=30Jadihasil kali skalarnya adalah 30.

6.Diketahuia=(213)danb=(41t),jikaptegak lurusq,maka tentukanlahnilaitadalahJawab:Karenakedua vektor tersebut saling tegak lurus makaa.b=0(213)(41t)=0(2).4+1.(1)+3.t=081+3t=03t=9t=3

7.Tentukanlah nilaia.bjikaa.|a|=4,|b|=6,(a,b)=60b.a=2i+j5kdanb=2i3kc.a=(013)danb=(421)Jawab:a.a.b=|a||b|cos(a,b)=4.6.cos60=24.(12)=12b.a.b=2.2+1.0+(5).(3)=4+15=19c.a.b=0.4+(1).(2)+3.1=0+2+3=5

8.Diketahui|a|=10,|b|=3danab=153.Tentukan sudutyang dibentuk olehadanbJawabDari bentukab=|a||b|cosθdiperoleh bentukcosθ=ab|a||b|cosθ=15310.3=15303=123cosθ=cos30θ=30Jadisudut antara keduanya adalah30.

9.Tentukanlah besar sudut antara vektora=(110)danb=(122)Jawab:cosθ=a.b|a||b|=(110)(122)(1)2+1212+(2)2+22=12+029=12=122=cos45=cos(18045)cosθ=cos135θ=135.

10.Diketahui bahwa|a|=6,(ab)(a+b)=0dana(ab)=3.Tentukanlah besarsudut antaraadanbJawab:Perhatikanbahwa(ab)(a+b)=0|a|2|b|2=0|a|2=|b|2|a|=b=6dana(ab)=3|a|2ab=36ab=3ab=36=3ab=3|a||b|cosθ=3cosθ=366=36=12cosθ=cos60θ=60

Berikut dua contoh untuk sudut tidak istimewa.

11.Diketahuia=i+2j+2k,danb=3i+4j.Tentukan sudutyang dibentuk olehadanbJawabDiketahui bahwaa=i+2j+2k=(122)dan|a|=12+22+22=9=3b=3i+4j=(340)dan|b|=32+42+02=25=5Selanjutnyacosθ=ab|a||b|cosθ=(122)(340)3.5=3+8+015=1115cosθ=0,733θ=arccos(0.733)gunakan alat bantu tabel trigonometriatau kalkulator scientific=42,9Jadisudut antara keduanya adalah42,9

12.Diketahuip=(1,2,2),danq=(3,2,6).Tentukan sudutyang dibentuk olehpdanqJawabDiketahui bahwap=(1,2,2)=(122)dan|p|=12+22+22=9=3q=(3,2,6)=(326)dan|q|=32+(2)2+62=49=7Selanjutnyacosθ=pq|p||q|cosθ=(122)(326)3.7=34+1221=1121cosθ=0,524θ=arccos(0.524)gunakan alat bantu tabel trigonometriatau kalkulator scientific=58,4Jadisudut antara keduanya adalah58,4.

13.Diketahui vektoradanbmemiliki panjang masing-masing adalah 2 dan 3serta(a,b)=60.Carilah nilaia.|a+b|b.|ab|bbesar sudut antara(a+b)dan(ab)Jawab:a.|a+b|2=(a+b)(a+b)=aa+2ab+bb=|a|2cos0+2|a||b|cos60+|b|2cos0=22.1+2.2.3.12+32.1=4+6+9=19Jadi, nilainya adalah|a+b|=19b.|ab|2=(ab)(ab)=aa2ab+bb=|a|2cos02|a||b|cos60+|b|2cos0=22.12.2.3.12+32.1=46+9=7Jadi, nilainya adalah|ab|=7c.Untuk menentukan nilaicos(a+b,ab)=(a+b).(ab)|a+b|.|ab|=aaab+babb19.7=2232133=5133(a+b,ab)=arccos(5133)

Berikut contoh untuk bentuk sudutnya.

14.Diketahuip=(x,3,2),danq=(2,6,3).Tentukan nilaixagar kedua vektoramembentuk sudut lancipbmembentuk sudut siku-sikucmembentuk sudut tumpuldsama panjangJawabDiketahui bahwap=(x,3,2)=(x32)danq=(2,6,3)=(263)Selanjutnyapq=(x32)(263)=2x18+6=2x12SelanjutnyaaSyarat lancip,yaitu:pq>02x12>02x>12x>6bSyarat siku-siku,yaitu:pq=02x12=02x=12x=6cSyarat tumpul,yaitu:pq<02x12<02x<12x<6dSyarat panjang kedua vektor samayaitu:|p|=|q|,makax2+32+22=22+(6)2+32x2+9+4=4+36+9x2=36x=±36=±6Jadi,x=6ataux=6


DAFTAR PUSTAKA

  1. Johanes, Kastolan, Sulasim. 2006. Kompetensi Matematika Program IPA 3A SMA Kelas XII Semester Pertama. Jakarta: YUDHISTIRA.
  2. Kanginan, M., Nurdiansyah, H., Akhmad, G. 2016. Matematika untuk Siswa SMA/MA Kelas X Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Bandung: YRAMA WIDYA.
  3. Noormandiri, Sucipto, E. 2003. Buku Pelajaran Matematika SMU untuk Kelas 3 Program IPA. Jakarta: ERLANGGA.
  4. Yuana, R.A., Indriyastuti. 2017. Perspektif Matematika untuk Kelas X SMA dan MA Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Solo: PT. TIGA SERANGKAI PUSTAKA MANDIRI.







Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Informasi