Contoh 8 Vektor

Contoh soal sebelumnya di sini Contoh Soal 7

34.Vektor satuan untuka=(214)adalah....a.123(214)b.133(214)c.155(214)d.177(214)e.12121(214)Jawab:Vektor satuanaadalahea,yaitu:ea=a|a|=(214)22+(1)2+42=121(214)=12121(214).

35.Posisi suatu titik dalam ruang saat waktutditunjukkan oleh vektor(tt2t).Jika pada saatt=1titik tersebut berada di titik P dan padasaatt=2titik tersebut berada di titik Q, maka jarak titik P dari Qadalah....a.243d.11b.22c.3e.43Jawab:a|PQ|=(xqxp)2+(yqyp)2+(yqyp)2=(21)2+(2212)2+((2)(1))2=12+32+(1)2=1+9+1=11

36.Jika diketahui|a|=43,|b|=5, dan(a+b).(a+b)=13,maka(a,b)=....a.30d.135b.60c.120e.150Jawab:(a+b).(a+b)=13a.a+a.b+b.a+b.b=13|a|2+2a.b+|b|2=13,ingat bahwaa.b=b.a(43)2+2|a||b|cos(a,b)+52=1348+2.(43).5.cos(a,b)+25=13403cos(a,b)=132548cos(a,b)=60403=123=cos30=cos(18030)cos(a,b)=cos150(a,b)=150.

37.Jika diketahui titikA(2,1,4),B(4,1,3), danC(2,0,5),makasin(AB,AC)=....a.175d.163b.1634c.232e.162Jawab:cos(AB,AC)=AB.AC|AB|.|AC|=(ba).(ca)x(ba)2+y(ba)2+z(ba)2.x(ca)2+y(ca)2+z(ca)2=(421+134).(220+154)(42)2+(1+1)2+(34)2.(22)2+(0+1)2+(54)2=2.0+2.1+1.14+4+1.0+1+1=132=162Sehingga,sin(AB,AC)=1cos2(AB,AC)=1(162)2=1236=3436=1634.

38.Diketahui segitiga ABC. Titik M di tengah AC, dan titik N pada BCJikaAB=c,AC=b,BC=a,makaMN=....a.12(bc)b.12(b+c)c.12(a+c)d.12(ab)e.12(a+b)Jawab:MN=MC+CN=12AC+12(BC)=12(ACBC)=12(ba)atau=12(a+b).

39.Jika titik berat segitiga ABC adalah ZdenganA(1,0,2),B(5,4,10),C(0,1,6),maka koordinat titik Z tersebut adalah....a.(2,1,6)d.(3,2,6)b.(2,1,6)c.(3,1,6)e.(6,4,12)Jawab:bCoba perhatikanlah ilustrasi berikut


.koordinattitik A=12(5+0,41,10+6)=(52,32,8)Dalam segitiga ABC untuk titik berat Z berlakuketentuan sebagai berikutAZ:ZA=2:1AZ:ZA=2:1OZ=OA+2OA3=(102)+2(52328)3=(216)Jadi,koordinat titik Z adalah(2,1,6).

40.Diketahui titikA(4,1,2),B(6,4,3),C(2,3,5).Jika titik M membagiABsehinggaAM:MB=3:2maka vektor yang diwakili olehMC=....a.(4,1,4)d.(6,4,1)b.(2,2,1)c.(0,5,6)e.(4,1,4)Jawab:Coba perhatikanlah ilustrasi berikut


.DiketahuiProses PenyelesaianAM:MB=3:2m=2a+3b5MC=cm=c2a+3b5=5c2a3b5=5(235)2(412)3(643)5=(20520)5=(414)



Proyeksi Ortoganal Suatu Vektor di Dimensi Tiga

 Materinya sama dengan proyeksi ortogonal pada dimensi dua klik di sini

Uraian berikut sebagai pengingat saja

Proyeksi skalar vektor|c|=ab|b|Vektor proyeksi ortogonalc=ab|b|2.b

Sebagai penjelasannya adalah sebagai berikut:

Penjelasan pertama berkaitan dengan proyeksi skalar vektor di dimensi tiga, yaitu:

Diberikan sebuah ilustrasi berikut,

Perhatikan ilustrasi gambar di atas!
OAC(a,b)cosθ=|c||a||c|=|a|cosθ........(1)cosθ=ab|a||b|........(2)
Dari(1)dan(2)diperoleh|c|=|a|cosθ=|a|(ab|a||b|)=|ab|b||

Dan penjelasan kedua berkaitan dengan vektor proyeksi ortogonalnya, yaitu:
Perhatikan pula misalc^adalah vektor satuan daricdanb,makac=|c|c^,danb=|b|b^=|b|c^.
Sehinggaproyeksi ortogonal vektorapadabadalah:c=|c|b^=(ab|b|)(b|b|)=(ab|b|2)b

CONTOH SOAL.

1.Diketahuia=(231)danb=(422).Tentukanlaha.proyeksi skalarapadabb.vektor proyeksiapadabc.proyeksi skalarbpadaad.vektor proyeksibpadaaJawab:Misalkan proyeksi skalarapadabadalah|c|,danmisalkan juga proyeksi skalarbpadaaadalah|d|,makaa.|c|=ab|b|=(231)(422)(4)2+22+22=86+224=122424=6Karena hasilnya berupa panjang, makadiharga mutlak/positif|c|=|6|=6b.c=ab|b|2×b=12(24)2×(422)=12(422)=(211)c.|d|=ba|a|=(422)(231)22+(3)2+12=86+214=121414=6714Karena hasilnya berupa panjang, makadiharga mutlak/positif|d|=|6714|=6714d.d=ba|a|2×a=12(14)2×(231)=1214(231)=(12718767)

2.Diketahuia=(32m)danb=(212).Jika proyeksi skalarapadabadalahbernilai23,maka tentukan nilaimJawab:Misalkan proyeksi skalarapadabadalah|f|,maka|f|=ab|b|23=(32m)(212)22+(1)2+(2)223=6+22m9=42m32=42m1=2+mm=21=1m=1.

4.Diketahui vektora=3i¯2j¯+2k¯danb=2i¯2j¯+k¯.Tentukanlah panjang vektor proyeksi ortogonala.apadabb.apada(a+b)Jawab:a.Misalkangadalah vektor proyeksi yangdimaksud, maka panjanynya(langsung diharga mutlak)|g|=|ab|b||=|(322).(221)22+(2)2+12|=|3.2+(2).(2)+2.14+4+1|=|123|=4b.Misalkanhadalah vektor proyeksi yangdimaksud, maka panjanynya(langsung diharga mutlak)|h|=|a(a+b)|a+b||=|(322).(3+22+(2)2+1)(3+2)2+(2+(2))2+(2+1)2|=|3.5+(2).(4)+2.325+16+9|=|2950|=2952=29105



DAFTAR PUSTAKA
  1. Johanes, Kastolan, Sulasim. 2006. Kompetensi Matematika 3A SMA Kelas XII Semester Pertama Program IPA. Jakarta: YUDHISTIRA.






 




Lanjutan 2 Materi Operasi Vektor Berdimensi Tiga

 G. Perbandingan Vektor .

Rumus perbandingan vektor yang berlaku pada dimensi dua juga berlaku untuk perbandingan vektor di dimensi tiga. Misalkan suatu  AB  dan  titik  T pada  AB dengan  AT:TB=m:n .

Karena titik T pada ruas garis AB, maka titik T membagi ruas AB dengan  a  dan  b sebagai vektor posisi dari masing-masing titik A dan B dan vektor posisi titik T dapat ditentukan, yaitu:

t=na+mbm+n

Sebagai ilustrasinya adalah gambar berikut

Untuk bukti silahkan merujuk di sini 

(dengan menyesuaikan posisi titiknya)

Jika titik T pada perpanjangan garis  AB , maka vektor posisi titik T-nya adalah:

t=na+mbmn.

CONTOH SOAL.

1.Jika titikA(12,12,0)danB(6,6,12)sertaPmembagi garis denganAP:PB=1:2.Tentukanlah koordinattitikPjika,Pmembagi di dalamPmembagi di luarJawab:a.Pmembagi di dalamp=na+mbm+n=2a+1p1+2=2(12120)+(6612)3=(303012)3=(10104)b.Pmembagi di luarp=na+mbmn=2(12120)+(6612)12=(181812)=(181812).

2.Jika titikA(3,2,1)danB(1,2,1)danC(7,m1,5).Tentukan nilaimagar ketiga titik itu segarisJawab:Diketahuia=(321),b=(121),(7m15)Agar ketiga titik segaris, makaAB=kBCba=k(cb)(121)(321)=k(7m15(121))(242)=k(6m+16){2=6k4=k(m+1)2=6k2=6kk=13maka4=k(m+1)4=13(m+1)12=m+1m=11


Lanjutan 1 Materi Operasi Vektor Berdimensi Tiga (Hasil Kali Vektor)

 F. 4. Perkalian Silang Vektor (Pengayaan).

Pada ruang dimensi tiga khususnya pada vektor akan berlaku perkalian silang (cross vektor) adalah perkalian antara dua vektor yang menghasilkan vektor tunggal. Misalkan diketahui  u  dan  v  adalah dua vektor sembarang dan keduanya membentuk sudut  θ, maka hasil kali kedua vektor tersebut adalah sebuah vektor baru dengan dinotasiakan sebagai  u×v. Tentunya sebagai syarat kedua vektor tersebut masing-masing tidak berupa vektor nol.

Jika  u×v=c , maka

u×v=c=|ijkx1y1z1x2y2z2|=(y1z2z1y2)i(x1z2z1x2)j+(x1y2y1x2)k

Lalu kalau sudah demikian berapa besarnya? dan ke mana arahnya?

Besarnya adalah  |u×v|=|u||v|sinθ  dan arahnya tegak lurus terhadap  u  dan  v.

Sebagai ilustrasi perhatikanlah gambar berikut  untuk dua buah vektor sebagai misal  a  dan  b.

Jika putarannya dibalik, maka akan mendapatkan hasil sebagai mana ilustrasi berikut
Sehingga perlu diingat bahwa :  a×b=b×a.

Pada hasil kali silang dua vektor berlaku
  1. tidak bersifat komutatif , karena  a×b=b×a.
  2. distributif terhadap penjumlahan : a×(b+c)=a×b+a×c.
  3. pada perkalian dengan skalar : k(a×b)=(ka)×b=a×(kb).
  4. berlaku untuk sembarang vektor : a×a=0.
  5. jika kedua vektor sejajar, maka hasil kalinya adalah = 0.
  6. Nilai dari perkalian kedua vektor terbut adalah sama dengan hasil luas jajar genjang.
  7. Nilai dari poin 6 jika dibagi 2 akan berupa hasil luas sebuah segitiga yang dibentuk oleh kedua vektor tersebut.
  8. berlaku identitas Lagrange : |a×b|2=|a|2.|b|2(ab)2.
CONTOH SOAL.

1.Diketahuia=4i+3jdanb=4i3kTentukanlah hasila×bdanb×aJawab:a×b=|ijkx1y1z1x2y2z2|=(y1z2z1y2)i(x1z2z1x2)j+(x1y2y1x2)k=|ijk430403|=(90)i(120)j+(012)k=9i+12j12kb×a=|ijkx2y2z2x1y1z1|=|ijk403430|=(0(9))i(0(12))j+(120)k=9i12j+12k.

2.Diketahuia=6i+2j+10kdanb=4i+j+9kTentukanlah hasila×bdanb×aJawab:a×b=|ijkx1y1z1x2y2z2|=(y1z2z1y2)i(x1z2z1x2)j+(x1y2y1x2)k=|ijk6210419|=(1810)i(5440)j+(68)k=8i14j2kb×a=|ijkx2y2z2x1y1z1|=|ijk4196210|=(1018)i(4054)j+(86)k=8i+14j+2k.

3.Tentukanlah luas segitigaABCjikadiketahuiA(2,1,2),B(0,1,0),danC(1,2,1)Jawab:Misalkan luas segitiga12|p×q|,dengan{p=AB=OBOA=(010)(212)=(222)q=AC=OCOA=(121)(212)=(311)p×q=|ijkx1y1z1x2y2z2|=(y1z2z1y2)i(x1z2z1x2)j+(x1y2y1x2)k=|ijk222311|=(22)i(2(6))j+(26)k=4i4j8kSehingga|p×q|=(4)2+(4)2+(8)2=16+16+64=96=46Maka luas segi tiganya adalah:luasABC=12|p×q|=12(46)=26


DAFTAR PUSTAKA
  1. 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







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.







Lingkaran

A. Definisi Lingkaran.

Secara definisi lingkaran adalah tempat kedudukam titik-titik yang berjarak sama terhadap satu titik tertentu. Selanjutnya titik tertentu disebut sebagai pusat lingkaran sedangkan jarak yang salalu sama terhadapa titik tertentu tersebut disebut sebagai jari-jari atau radius (r).

Sebagai ilustrasi berikut diberikan gambar berkaitan kedudukan titik-titik tersebut

B. Persamaan Lingkaran Berpusat di O(0,0) .

Persamaan sebuah lingkaran dengan dengan jari-jari  r  dan berpusat di titik pusat koordinat dapat dilustrasikan sebagai berikut

Misalkan sebuah titik  P(x,y)  terletak pada sebuah lingkaran yang berpusat di O(0,0). Dan titik P(x,0) adalah proyeksi titik  P  pada sumbu-X sehingga  OPP   berupa sebuah segitiga siku-siku di P. Dengan rumus Pythagoras kita mendapatkan
OP2=(OP)2+(PP)2r2=x2+y2r=x2+y2
Untuk lebih memudahkan pemahaman Anda, perhatikanlah ilustrasi berikut
Sehingga dapat disimpulkan persamaan lingkaran yang berpusat di O(0,0) adalah:
x2+y2=r2.

C.  Persamaan Lingkaran Berpusat di (a,b).

Perhatikanlah ilustrasi berikut

Pada ilustrasi gambar di atas ditunjukkan sebuah lingkaran berpusat di N(a,b) dengan jari-jari  r, misalkan kita ambil sebuah titik P(x,y) pada keliling lingkaran, maka NP=r.

(xa)2+(yb)2=r2(xa)2+(yb)2=r2persamaan di atas adalahBentuk UmumdariPersamaan Lingkaranyangberpusat di(a,b)

Selanjutnya perhatikanlah rangkuman berikut

Lingkaranx2+y2=r2(xp)2+(yq)2=r2Pusat(0,0)(p,q)Jari-jarirrPesamaan garissinggung melaluititik(x1,y1)pada lingkaranx1x+y1y=r2(x1p)(xp)+(y1q)(yq)=r2Persamaan garissinggung dengangradienmy=mx±rm2+1(yq)=m(xa)±rm2+1.

Kusus untuk yang pusat  (a,b) adalah:

Lingkaranx2+y2+Ax+By+C=0Pusat(12A,12B)Jari-jarir=14(A2+B2)CPesamaan garissinggung melaluititik(x1,y1)pada lingkaranx1x+y1y+A2(x1+x)+B2(y1+y)+C=0Persamaan garissinggung dengangradienmy+12B=m(x+12A)±14(A2+B2)C.m2+1

D. Kedudukan Titik Terhadap Lingkaran .

Kedudukan sebuah titik terhadap sebuah lingkaran yang berpusat di O(0,0) memiliki 3 kemungkinan, yaitu:
  • jika titik A(x,y) di dalam lingkaran, maka berlaku  x2+y2<r2.
  • jika titik A(x,y) pada lingkaran, maka berlaku  x2+y2=r2, dan
  • jika titik A(x,y) di luar lingkaran, maka berlaku  x2+y2>r2.

Demikian juga kedudukan sebuah titik terhadap sebuah lingkaran yang berpusat di (a,b) memiliki 3 kemungkinan, yaitu:

  • jika titik A(x,y) di dalam lingkaran, maka berlaku (xa)2+(yb)2<r2  atau  x2+y2+Ax+By+C<0.
  • jika titik A(x,y) pada lingkaran, maka berlaku (xa)2+(yb)2=r2  atau  x2+y2+Ax+By+C=0.
  • jika titik A(x,y) di luar lingkaran, maka berlaku (xa)2+(yb)2>r2  atau  x2+y2+Ax+By+C>0.

E. Kedudukan Garis Terhadap Lingkaran .

Posisi garis terhadap lingkaran tergantung nilai Diskriminan (D) hasil substitusi persamaan garis ke persamaan lingkaran.

{memotong lingkaran di dua titik(D>0)ada garis dan titik polarmenyinggung lingkaran(D=0)tidak memotong ataupun menyinggung(D<0).

Berikut Ilustrasi gambarnya

F. Jarak Garis ke Pusat Lingkaran.

Jarak titikM(p,q)terhadap pusatlingkaranN(a,b)|MN|=rr=|Ap+Bq+CA2+B2|.

CONTOH SOAL.

1.Sebuah lingkaran yang berpusat pada pangkal koordinata.Tentukanlah persamaan lingkaran yang berjari-jari 5b.Gambarlah lingkaran (pada soal a.) pada kertas grafiksc.Lukislah titik-titik dari,A(2,3),B(4,3),danC(3,6).d.Nyatakan kedudukan titik-titikA,B,danCterhadap lingkaran. Di dalam, pada, atauberadakah di luar lingkaranJawab:Perhatikanlah ilustrasi berikut.

a.Diketahuir=5x2+y2=52x2+y2=25atauL{(x,y)|x2+y2=25}b.Lihat gambar di atasc.Lihat juga gambar di atasd.Dari gambar jelas bahwa:TitikA(2,3)berada di dalam lingkaranTitikA(4,3)berada pada lingkaranTitikA(3,6)berada di luar lingkaran

a.Diketahuir=5x2+y2=52x2+y2=25atauL{(x,y)|x2+y2=25}b.Lihat gambar di atasc.Lihat juga gambar di atasd.Dari gambar jelas bahwa:TitikA(2,3)berada di dalam lingkaranatau:(2)2+(3)2=4+9=13<25TitikA(4,3)berada pada lingkaranatau:(4)2+(3)2=16+9=25=25TitikA(3,6)berada di luar lingkaranatau:(3)2+(6)2=9+36=45>25.

2.Tentukanlah persamaan lingkaranyang berpusat di pangkal koordinatdan melalui titikP(5,3)Jawab:Diketahuipusat lingkaran di pangkal koordinatO(0,0)serta lingkaranyang melalui titikP(5,3),makar=(xp0)2+(yp0)2=52+(3)2=25+9=34Sehingga ,persamaan lingkarannya adalahLx2+y2=r2x2+y2=34.

3.Tentukanlah persamaan lingkaran yang berpusat di pangkal koordinat danmenyinggungk2x+y5=0Jawab:Perhatikan ilustrasi berikut.

menjadi


Diketahuibahwa titikOke gariskadalahr=OA=|ax1+by1+ca2+b2|=|2(0)+(0)522+12|=|55|=|5|=(5)=5(ingat, nilai mutlak bilangan negatif adalah bilngan positif)Sehingga persamaan lingkarannya adalah:Lx2+y2=r2x2+y2=5.

4.Tentukanlah pusat dan jari-jari lingkaran berikut?a.L(x+1)2+(y+2)2=9b.L(x+1)2+(y2)2=9c.L(x1)2+(y+2)2=9d.L(x1)2+(y2)2=9e.L(x+3)2+(y3)2=9f.L(x1)2+(y2)2=25g.L(x1)2+y2=27h.Lx2+(y1)2=27Jawab:L(x+1)2+(y+2)2=9,pusat di(1,2)dan jari-jarinya adalah9=3Soal yang belum dibahas silahkan diselesaikan sendiri sebagai latihan.

5.Tentukanlah persamaan lingkaran yang berpusat diA(2,1)dan menginggunggaris4y+3x12=0di titikPJawab:Perhatikan ilustrasi berikut.
Sehinggar=AP=|3(2)+4(1)1232+42|=|105|=|2|=2Sehingga persamaan lingkarannya adalah L(x2)2+(y+1)2=4.

6.Tentukanlah pusat dan jari-jari dari persamaan lingkaran L2x2+2y22x+6y3=0Jawab:Persamaan lingkaran L2x2+2y22x+6y3=0x2+y2x+3y32=0{A=1B=3C=32maka{Pusat=(12,32)=(12,32)Jari-jari=r=(1)24+324(32)=14+94+64=4=2Jadi, lingkaran2x2+2y22x+6y3=0 berpusat di(12,32)dan berjari-jari2.

7.Diketahui persamaan lingkaran L2x2+2y24x+3py30=0dan melalui titik(2,1).Tentukanlah persamaan lingkaran baru yangkosentris(sepusat) dan panjang jari-jarinyadua kali panjang jari-jari lingkaran semula?JawabDiketahui persamaan lingkaran2x2+2y24x+3py30=0,melalui(2,1),makakita tentukan hargapdulu, yaitu:2(2)2+2(1)24(2)+3p(1)30=08+2+8+3p30=03p=12p=4Akibatnya persamaan lingkaran menjadi2x2+2y24x+12y30=0x2+y22x+6y15=0{Pusat:(12A,12B)=(12.(2),12,6)=(1,3)Jari-jari :r=(12A)2+(12B)C=12+(3)2(15)=1+9+15=5SelanjutnyaPersamaanlingkaran baru dengan pusat(1,3)dan jari-jarirbaru=2r=2.5=10(x1)2+(y+3)2=(10)2x22x+1+y2+6x+9=100x2+y22x+6y90=0

Berikut ilustrasi gambarnya

8.Tentukanlah nilaipsupaya lingkaranx2+y2px10y+4=0a.menyinggung sumbu xb.memotong sumbu x di dua titikc.tidak memotong dan tidak menyinggung sumbu xJawab:Persamaan lingkaran:x2+y2px10y+4=0saat menyinggungsumbu x,makay=0adalah garis yang sejajar sumbu x, makay=0x2+y2px10y+4=0x2+02px0+4=0x2px+4SelanjutnyaMenyinggungmemotongTidak keduanyaD=b24ac=0p24.1.4=0p2=16p=±4D>0b24ac>0p216>0(p+4)(p4)>0p<4ataup>4D<0b24ac<0p216<0(p+4)(p4)<04<p<4.

9.Tentukanlah nilaiasupaya lingkaranx2+y2=1dan garisy=ax+2a.bersinggunganb.berpotonganc.tidak berpotongan maupun bersinggunganJawab:Di sini yang kita bahas adalah yang poin b, yaitu untuky=ax+2,makax2+y2=1x2+(ax+2)2=1x2+a2x2+4ax+4=1(1+a2)x2+4ax+3=0syarat berpotonganD=b24ac0(artinya bersinggungan sekaligus berpotongan di 2 titik)(4a)24(1+a2)(3)016a212a21204a2120a230(a+3)(a3)0a3ataua3.

10.Tentukanlah persamaan garis singgung lingkaranx2+y2=12dan melalui titikP(0,4)Jawab:Diketahui persamaan lingkaranx2+y2=12Persamaan garis singgung lingkaranmelalui titik(x1,y1)adalah:x2+y2=12xx+yy=12x1x+y1y=12garis ini melaluititikP(0,4),makax1.0+y1.4=12y1=3......(1)Karena titik(x1,y1)pada lingkaranmaka,x12+y12=12......(2)Selanjutnya dari persamaan(1)&(2)akan diperolehx12+y12=12y1=3x12+(3)2=12x12+9=12x12=3x1=±3Sehingga persamaan garis singgungnya(x1x+y1y=12)adalah:{di titik(x1,y1)=(3,3)3x+3y=12di titik(x1,y1)=(3,3)3x+3y=12
Berikut ilustrasi gambarnya

DAFTAR PUSTAKA
  1. Kartini, Suprapto, Subandi, Setiadi, U. 2005. Matematika Program Studi Ilmu Alam Kelas XI untuk SMA dan MA. Klaten: INTAN PARIWARA.
  2. Sobirin. 2006. Kompas Matematika Strategi Praktis Menguasai Tes Matematika SMA Kelas 2. Jakarta: KAWAN PUSTAKA.
  3. Wirodikromo, S. 2007. Matematika Jilid 2 IPA untuk Kelas XI. Jakarta: ERLANGGA.














Vektor di Dimensi Tiga (Ruang)

 A. Letak Titik Dalam Ruang

Perhatikan titik P dalam ruang berikut


Kita ambil sistem ortogonal ruang yang terdiri atas tiga bidang yang saling berpotongan tegak lurus menurut tiga potong garis sebagaimana ilustrasi gambar di atas.Ketiga garis potong tersebut berturut-turut adalah sumbu X, sumbu Y, dan sumbu Z. 
Letak suatu titik P terhadap bidang OYZ, OXZ, dan OXY. Titik P(a,b,c) berarti P berjarak a  terhadap OYZ  dan berjarak  b terhadap bidang OXZ, serta berjarak  c  terhadap bidang  OXY. Jadi, pasangan tiga buah bilangan riil berurutan menyatakan suatu titik dalam ruang dan demikian sebaliknya.

B. Vektor Dalam Ruang

Sebagaimana halnya vektor dalam bidang (dimensi dua), maka vektor dalam ruang atau R3   juga dapat dinyatakan dengan 3 bilangan riil yang berbeda.

Sebagai misal
P(x,y,z),maka vektor posisiOPdalam ruang adalahOP=(x,y,z)atauOP=(xyz)ataupun juga dengandengan vektor satuannya dalamhal ini adalah:i¯,j¯,&k¯adalah:OP=xi¯+yj¯+zk¯Selanjutnyavektor-vektor satuan di atasdalam ruang adalahi¯=(100)danj¯=(010),sertak¯=(001).

C. Vektor Basis Dalam Ruang

Perhatikan ilustrasi berikut 
Dengan penjelasan hampir kurang lebih sama pada poin B di atas, maka vektor basis suatu titik P adalah vektor yang dinyatakan dengan vektor satuan, yaitu: OP=xi¯+yj¯+zk¯.

Sebagai contoh titik P(3,5,8) jika ilustrasikan adalah sebagai berikut
dan jika dinyakatan dengan vektor basis adalah : OP=3i¯+5j¯+8k¯.

CONTOH SOAL.
Nyatakan vektor berikut dalam bentuk vektor baris, kolom dan basis
Jawab:Diktahui vektor adalahw,boleh jugadisebut sebagai vektor posisi, sehinggadapat tuliskan juga dengan:w=OWDan vektor posisi tersebut dapat dinyatakandengan:a.vektor baris=(8,6,13)b.vektor kolom=(8613)c.vektor basis=8i6j13k

D. Vektor Posisi dan Vektor Bebas dalam Ruang

Vektor posisi suatu titik adalah vektor yang titik pangkalnya terletak dititik pusat koordinat dan titik ujungntya pada titik tersebut. Sedangkan vektor bebas di sini adalah sembarang vektor yang titik pangkalnya tidak berada pada pusat koordinat dan berujung pada suatu titik. Perhatikanlah ilustrasi berikut ini
Pada ilustrasi gambar di atas ada dua vektor posisi yaitu OA=a¯  dan  OB=b¯, sedangkan vektor bebas atau vektor sembarangnya adalah AB.
Perhatikan bahwapada gambar di atasOA+AB=OBa¯+AB=b¯AB=b¯a¯.

E. Modulus Vektor Dalam Ruang

Pengertian modulus vektor dalam ruang memiliki pengertian yang sama dalam bidang cuma yang membedakan adalah kondisinya saja. Karena baik di dalam ruang maupun bidang dalam menentukan modulus/bebsar/panjang suatu vektor adalah sama saja.
Jika suatu titik  A(x1,y1,z1)  dan  B(x2,y2,z2), maka modulus dari dari kedua titik itu adalah jarak antara kedua titik tersebut, yaitu:
|AB|=(x1x2)2+(y1y2)2+(z1z2)2.

CONTOH SOAL
1.Jika diR3diketahui titikA(0,0,0),B(1,2,3),danC(4,5,6)Tentukanlah panjanga.ABb.ACc.BCJawab:a.AB=(102030)=(123)|AB|=12+22+32=1+4+9=14b.AC=(405060)=(456)|AC|=42+52+62=16+25+36=77c.BC=(415263)=(333)|BC|=32+32+32=9+9+9=27.

2.Tentukanlah panjang dari vektorq¯=3i¯j¯7k¯Jawab:q¯=3i¯j¯7k¯=(317)|q¯|=32+(1)2+(7)2=9+1+49=59.

DAFTAR PUSTAKA
  1. Koesmartono, Rawuh (editor). 1973. Matematika Pendahuluan (Seri Matematika). Bandung: ITB












Contoh Soal 4 Fungsi Komposisi dan Fungsi Invers

16.Jikafdangadalah fungsi yang mempunyai invers dan memenuhif(2x)=g(x3),makaf1(x)adalah....a.g1(x223)b.g1(x2)23c.g1(2x+6)d.2g1(x)6e.2g1(x)+6(SBMPTN 2016 Mat Das)Jawab:Misalkan bahwaf(2x)=g(x3)=x,maka{f1(x)=2xg1(x)=x3SintakHasilg1(x)=x3x=g1(x)+3f1(x)=2x=2(g1(x)+3)=2g1(x)+6.

17.Jikaf1(x)=x15dang1(x)=3x2,maka(fg)1(6)=....a.1d.2b.0c.1e.3(UMPTN 1995)Jawab:Diketahui bahwa:{f1(x)=x15g1(x)=3x2(fg)1(x)=(g1f1)(x)=3(x15)2(fg)1(6)=3(615)2=312=22=1.

18.Invers darif(x)=125xadalahf1(x)Nilai darif1(55)=....a.1d.35b.12c.16e.12Jawab:Diketahui bahwaf(x)=125x,makaf(x)=y=125xKedua ruas dilogkan masing-masinglogy=log125xlogy=xlog125xlog125=logyx=logylog125x=125logyf1(x)=125logxSelanjutnyaf1(x)=125logxf1(55)=125log(55)f1(55)=53log5.32f1(55)=3235log5f1(55)=12.1f1(55)=12