Sistem Persamaan Linear

 A. Sistem Persamaan Linear

Sistem persamaan linear adalah adalah kumpulan dari beberapa persamaan linear di mana koefisien-koefisien persamaannya berupa bilangan real dan anatar variabel saling ada keterkaitan

$\textrm{1. Sistem Persamaan Linear Dua Variabel}$

Sistem Persamaan Linear Dua Variabel yang selanjutnya disingkat dengan SPLDV memiliki bentuk umum sebagai berikut:

$\begin{aligned}&\left\{\begin{matrix} a_{1}x+b_{1}y=c_{1}\\ a_{2}x+b_{2}y=c_{2} \end{matrix}\right. \end{aligned}$

Keterangan:

  • $x,y\: \: \textrm{adalah variabel}$.
  • $a_{1},a_{2}\: \: \textrm{koefisien}\: \: x$
  • $b_{1},b_{2}\: \: \textrm{koefisien}\: \: y$.
  • $c_{1},c_{2}\: \: \textrm{adalah konstanta}$.
  • $a_{1},a_{2},b_{1},b_{2},c_{1},\: \: \textrm{dan}\: \: c_{2}\: \: \textrm{adalah bilangan riil}$.
$\textrm{2. Sistem Persamaan Linear Tiga Variabel}$

$\begin{array}{l}\\ \underline{\textbf{Bentuk Umum}}&:\\ &\begin{cases} a_{1}x+b_{1}y+c_{1}z=d_{1} \\ a_{2}x+b_{2}y+c_{2}z=d_{2} \\ a_{3}x+b_{3}y+c_{3}z=d_{3} \end{cases}\\\\ \qquad \quad \textbf{Keterangan}&\bullet \quad a_{1},\: a_{2},\: a_{3},\\ &\, \: \: \quad b_{1},\: b_{2},\: b_{3},\\ &\, \: \: \quad c_{1},\: c_{2},\: c_{3},\\ &\, \: \: \quad d_{1},\: d_{2},\: d_{3}\\ &\: \: \quad \textrm{semuanya adalah bilangan real} \end{array}$

$\textrm{B. Penyelesaian Sistem persamaan Linear}$

Menentukan penyelesaian atau himpunan penyelesaian (HP) dari sistem persamaan linear baik yang terdiri dari dua variabel ataupun tiga variabel adalah menentukan pasangan koordinat yang memenuhi sistem persamaan tersebut di bilangan riil. Adapun cara menyelesaikan sistem persamaan linear ini
  • Metode Substitusi
  • Metode Eliminasi
  • Metode Eliminasi-Substitusi 
  • Metode Determinan Matrik
  • Metode Invers Matrik (Matrik Persegi minimal ordo 2x2)
$\textrm{1. Metode Eliminasi-Substitusi}$

Adapun langkah-langkah dalam penyelesaian model tipe ini (Metode Substitusi dan Metode Eliminasi mengikuti karena prosesnya terangkum di langkah gabungan ini) adalah:
  • buatlah dua buah kelompok persamaan yang memungkinkan dapat disederhanakan (kalau bisa ambil yang termudah dan sederhana menurut Anda)
  • Salah satu variabel dihilangkan dengan cara menyamakan koefisien variabel yang bersangkutan kemudian mengeliminasikan dengan persamaan linear yang dipilih pada langkat pertama tadi.
  • Nilai variabel yang didapatkan disubstitusikan ke dalam salah satu persamaan pada langkah pertama tadi juga.
  • Jika diperlukan lagi, prinsipnya kembali pada poin pertama tadi

$\LARGE\fbox{CONTOH SOAL}$

$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Tentukanlah penyelesaian SPLDV dari}\\ &\begin{cases} 2x-y=7 \\ x-y=-1 \end{cases}\\\\ &\textrm{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{Mis}&\textrm{alkan}\\ &\begin{cases} 2x-y=7&.....(1) \\ x-y=-1&.....(2) \end{cases}\\ &\begin{aligned}&\textrm{dari persamaan}\: (2)\: \textrm{didapatkan}\\ &x=y-1.\: \textrm{Bentuk ini kemudian}\\ &\textrm{kita substitusikan ke}\\ &\textrm{persamaan}\: \: (1). \end{aligned}\\ &\begin{aligned}2x-y&=7\\ 2\left ( y-1 \right )-y&=7\\ 2y-2-y&=7\\ y&=9\quad .....(3)\\ \textrm{Selanjutnya}&\: \textrm{nilainya kita}\\ \textrm{substitusikan ke}&\: \textrm{persamaan}\: \: (2)\\ x&=y-1\\ x&=9-1\\ x&=8 \end{aligned} \\ &\begin{aligned}&\textrm{Sehingga},\\ &\begin{cases} x =8 \\ y =9 \end{cases}\\ &\textrm{Jadi, HP}=\left \{ (8,9) \right \} \end{aligned}\\ \end{aligned} \end{array}$

$\begin{array}{ll}\\ 2.&\textrm{Tentukanlah penyelesaian SPLDV dari}\\ &\begin{cases} 2x-y+z=-4 \\ 2x-y-2z=-3\\ x+3y-z=0 \end{cases}\\\\ &\textrm{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{Per}&\textrm{hatikan misal}\\ &\begin{cases} 2x-y+z=-4..........(1) \\ 2x-y-2z=-3........(2)\\ x+3y-z=0.............(3) \end{cases}\\ &\begin{aligned}&\textrm{dari persamaan}\: (2)\: \textrm{didapatkan}\\ &2x-y=2z-3.\: \textrm{Bentuk ini}\\ &\textrm{kita substitusikan ke}\\ &\textrm{persamaan}\: \: (1). \end{aligned} \\ &\begin{aligned}2x-y+z&=-4\\ (2z-3)+z&=-4\\ 3z&=-1\\ z&=-\frac{1}{3}\quad .....(4)\\ \textrm{Selanjutnya}&\: \textrm{nilai tersebut kita}\\ \textrm{substitusikan ke}&\: \textrm{pers.}\: \: (2)\: \textrm{dan}\: (3)\\ \end{aligned}\\ &\begin{aligned}&\textrm{Selanjutnya}\\ &\begin{cases} 6x-3y=-11.....(2) \\ x+3y=-\frac{1}{3}.....(3) \end{cases} \end{aligned}\\ &\begin{aligned}&\textrm{dengan cara seperti}\\ &\textrm{poin 1.a kita akan}\\ &\textrm{mendapatkan nilai}\\ x&=-\frac{34}{21}\: \textrm{dan}\\ y&=\frac{3}{7} \end{aligned} \\ &\begin{aligned}&\textrm{Sehingga},\\ &\begin{cases} x =-\frac{34}{21} \\ y =\frac{3}{7}\\ z=-\frac{1}{3} \end{cases}\\ &\textrm{HP}=\left \{ \left ( -\frac{34}{21},\frac{3}{7},-\frac{1}{3} \right ) \right \} \end{aligned} \end{aligned} \end{array}$

TAMBAHAN MATERI

$\textrm{2. Metode determinan Matriks}$

Perhatikan kemabil bentuk SPLDV dan SPLTV berikut:

$\begin{cases} a_{1}x+b_{1}y=c_{1} \\ a_{2}x+b_{2}y=c_{2} \end{cases}$ 

dan

$\begin{cases} a_{1}x+b_{1}y+c_{1}z=d_{1}\\ a_{1}x+b_{1}y+c_{1}z=d_{1} \\ a_{1}x+b_{1}y+c_{1}z=d_{1} \end{cases}$

Metode determinat matriks adalah penyelesaian nilai tidap variabel dengan menggunakan determinan berikut:

Misalkan saja diberikan:

$\begin{aligned}&\begin{aligned}ax+by&=p\\ cx+dy&=q \end{aligned}\\\\ &\textrm{dan}\\\\ &\begin{aligned}ax+by+cz&=r\\ dx+ey+fz&=s\\ gx+hy+iz&=t \end{aligned}\\ \end{aligned}$

maka penyelesaian dengan model matriks adalah:

$\begin{array}{|c|c|c|}\hline \textrm{Metode}&\textbf{SPLDV}&\textbf{SPLTV}\\\hline \textrm{Determinan}&\begin{aligned}x&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} p & b\\ q & d \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} a & b\\ c & d \end{vmatrix}}\\ &\textrm{dan}\\ y&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} a & p\\ c & q \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} a & b\\ c & d \end{vmatrix}}\\ &\\ &\\ &\\ &\\ &\\ &\\ &\\ &\\ & \end{aligned}&\begin{aligned}x&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} r & b & c\\ s & e & f\\ t & h & i \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} a & b & c\\ d & e & f\\ g & h & i \end{vmatrix}}\\ &\textrm{dan}\\ y&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} a & r & c\\ d & s & f\\ g & t & i \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} a & b & c\\ d & e & f\\ g & h & i \end{vmatrix}}\\ &\textrm{serta}\\ z&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} a & b & r\\ d & e & s\\ g & h & t \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} a & b & c\\ d & e & f\\ g & h & i \end{vmatrix}} \end{aligned}\\\hline \end{array}$

Sebagai catatan:

$\begin{aligned}&\begin{vmatrix} a & b\\ c & d \end{vmatrix}=ad-bc\\ &\textrm{dan}\\ &\begin{vmatrix} a & b & c\\ d & e & f\\ g & h & i \end{vmatrix}=a\begin{vmatrix} e & f\\ h & i \end{vmatrix}-b\begin{vmatrix} d & f\\ g & i \end{vmatrix}+c\begin{vmatrix} d & e\\ g & h \end{vmatrix} \end{aligned}$

$\LARGE\fbox{CONTOH SOAL}$

Mari kita buka lagi contoh sebelumnya dengan soal yang sama di SINI

dan kearang penyelesaian dari soal tersebut akan diselesaikan dengan cara determinan matriks (cara Cramer sesuai nama penemunya) berikut:

$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Tentukanlah dengan metode matriks}\\ &\textrm{(cara Cramer) SPLDV berikut}:\\ &\begin{cases} 2x-y & =7 \\ x-y & =-1 \end{cases}\\\\ &\textrm{Jawab}:\\ &\begin{aligned}x&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} 7 & -1\\ -1 & -1 \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} 2 & -1\\ 1 & -1 \end{vmatrix}}=\frac{7(-1)-(-1).(-1)}{2.(-1)-(-1).1}\\ &=\displaystyle \frac{-7-1}{-2+1}=\frac{-8}{-1}=8\\ y&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} 2 & 7\\ 1 & -1 \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} 2 & -1\\ 1 & -1 \end{vmatrix}}=\frac{2(-1)-(7).1}{2.(-1)-(-1).1}\\ &=\displaystyle \frac{-2-7}{-2+1}=\frac{-9}{-1}=9\\ \textrm{J}&\textrm{adi}\: \: (x,y)=(8,9) \end{aligned} \end{array}$

$\begin{array}{ll}\\ 2.&\textrm{Tentukanlah dengan metode matriks}\\ &\textrm{(cara Cramer) SPLTV berikut}:\\ &\begin{cases} 2x-y+z & =-4 \\ 2x-y-2z & =-3\\ x+3y-z&=0 \end{cases}\\\\ &\textrm{Jawab}:\\ &\begin{aligned}x&=\displaystyle \frac{\begin{vmatrix} -4 & -1&1\\ -3 & -1&-2\\ 0&3&-1 \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix} 2 & -1&1\\ 2 & -1&-2\\ 1&3&-1 \end{vmatrix}}\\ x&=\displaystyle \frac{-4\begin{vmatrix} -1&-2\\ 3&-1 \end{vmatrix}+1\begin{vmatrix} -3 & -2\\ 0 & -1 \end{vmatrix}+1\begin{vmatrix} -3 & -1\\ 0 & 3 \end{vmatrix}}{2\begin{vmatrix} -1 & -2\\ 3 & -1 \end{vmatrix}+1\begin{vmatrix} 2 & -2\\ 1 & -1 \end{vmatrix}+1\begin{vmatrix} 2 & -1\\ 1 & 3 \end{vmatrix}} \\ &=\displaystyle \frac{-4(1+6)+1(3-0)+1(-9-0)}{2(1+6)+1(-2+2)+1(6+1)}\\ &=\displaystyle \frac{-28+3-9}{14+0+7}\\ &=\frac{-34}{21}\\ y&=.... \\ z&=....\\ \textrm{J}&\textrm{adi}\: \: (x,y,y)=\left ( -\displaystyle \frac{34}{21},\frac{3}{7},-\frac{1}{3} \right ) \end{aligned} \end{array}$

DAFTAR PUSTAKA

  1. Johanes, Kastola & Sulasim. 2006. Kompetensi Matematika 3A SMA Kelas XII Semester Pertama. Jakarta: YUDHISTIRA


Materi Link

https://ahmadthohir1098.blogspot.com/2024/11/kumpulan-materi-matematika-ma-sma-kelas.html


KELAS XII - KUMPULAN MATERI MATEMATIKA PEMINATAN MA-SMA (KURTILAS REVISI)

 A. Kelas X (Sepuluh)

A. 1 Fungsi Eksponensial dan Fungsi Logaritma

A. 2 Vektor

B. Kelas XI (Sebelas)

B. 1 Persamaan Trigonometri

B. 2 Rumus Jumlah dan Selisih

B. 3 Persamaan Lingkaran

B. 4 Polinom


C. Kelas XII (Duabelas)

C. 1 Limit Fungsi Trigonometri

C.2 Turunan Fungsi Trigonometri

C.3 Distribusi peluang binomial

C.4 Distribusi normal


KELAS XII - KUMPULAN MATERI MATEMATIKA WAJIB MA-SMA (KURTILAS REVISI)

  A. Kelas X (Sepuluh)

A. 1 Persamaan dan Pertidaksamaan Nilai Mutlak dari Bentuk Linear Satu Variabel

A. 2 Pertidaksamaan Rasional dan Irasional Satu Variabel

A. 3 Sistem Persamaan Linear Tiga Variabel

A. 4 Sistem Pertidaksamaan Dua Variabel Linear-Linear

A. 5 Sistem Pertidaksamaan Dua Variabel Linear dan Kuadrat

A. 6 Fungsi

A. 7 Fungsi Komposisi dan Fungsi Invers

A. 8 Rasio Trigonometri pada Segitiga Siku-Siku

A. 9 Rasio Trigonometri Sudut-Sudut diberbagai Kuadran

A. 10 Aturan Sinus dan Cosinus


B. Kelas XI (Sebelas)

B. 1 Program Linear

B. 2 Matriks

B. 3 Determinan dan Invers Matriks Ordo 2x2

B. 4 Transformasi Geometri

B. 5 Pola Bilangan dan Jumlah pada Barisan Aritmetika dan Geometri

B. 6 Limit Fungsi Aljabar

B. 7 Turunan Fungsi Aljabar

B. 8 Integral Tak Tentu Fungsi Aljabar

Tambahan/Pengayaan

Integral Tentu Fungsi Aljabar


C. Kelas XII (Dua Belas)

C. 1 Jarak dalm Ruang

Statistika

C. 3 Aturan Pencacahan

C. 4 Peluang Kejadian Majmuk


FASE F TL- KUMPULAN MATERI MATEMATIKA MA-SMA KELAS XI

KUMPULAN MATERI MATEMATIKA TINGKAT LANJUT MA-SMA KELAS XI FASE F

SEMESTER GASAL

Bilangan Kompleks

Polinomial

Matriks

FASE F WAJIB - KUMPULAN MATERI MATEMATIKA MA-SMA KELAS XI

KUMPULAN MATERI MATEMATIKA WAJIB MA-SMA KELAS XI FASE F

SEMESTER GASAL

Komposisi Fungsi dan Invers Fungsi

Lingkaran (diambil dari materi kurtilas)

FASE E - KUMPULAN MATERI MATEMATIKA MA-SMA KELAS X

 Kelas X 

Kurikulum Merdeka

Fase E Kelas X

Semester Gasal

Eksponen dan Logaritma

Barisan dan Deret

(pilih  materi yang Anda butuhkan saja)
Sistem Persamaan dan Pertidaksamaan Linear

Semester Genap

Lanjutan Bilangan Kompleks: Operasi Aljabar Bilangan Kompleks (Matematika Tingkat Lanjut Kelas XI)

D. Operasi Aljabar Bilangan Kompleks

Perhatikan tabel berikut

$\begin{array}{|c|l|l|}\hline \textbf{No}&\textbf{Jenis Operasi}&\qquad\qquad\qquad\textbf{Keterangan}\\\hline 1.&\textrm{Penjumlahan}&\begin{aligned}&\textrm{Jumlahkan dua bilangan kompleks}\\ &\textrm{dengan cara bagian riil dan tidak riil}\\ &\textrm{(khayal murni) dilakukan secara}\\ &\textrm{terpisah}\\ &\textbf{Misalkan}\\ &\textrm{z}_{1}=a+ib,\: \: \textrm{dan}\: \: \textrm{z}_{2}=c+id,\: \: \textrm{maka}\\ &\textrm{z}_{1}+\textrm{z}_{2}=(a+c)+(b+d)i \end{aligned}\\\hline 2.&\textrm{Pengurangan}&\begin{aligned}&\textrm{Pengurangan dua bilangan kompleks}\\ &\textrm{dengan cara bagian riil dan tidak riil}\\ &\textrm{(khayal murni) dilakukan secara}\\ &\textrm{terpisah}\\ &\textbf{Misalkan}\\ &\textrm{z}_{1}=a+ib,\: \: \textrm{dan}\: \: \textrm{z}_{2}=c+id,\: \: \textrm{maka}\\ &\textrm{z}_{1}-\textrm{z}_{2}=(a-c)+(b-d)i \end{aligned}\\\hline 3.&\textrm{Perkalian}&\begin{aligned}&\textrm{Cara mengalikan dua bilangan }\\ &\textrm{kompleks yaitu lakukan dengan cara }\\ &\textrm{seperti binomial biasa dan ganti}\\ &i^{2}\: \: \textrm{dengan}\: \: \sqrt{-1}\\ &\textrm{Misalkan}\\ &\textrm{z}_{1}=a+ib,\: \: \textrm{dan}\: \: \textrm{z}_{2}=c+id,\: \: \textrm{maka}\\ &\textrm{z}_{1}\times \textrm{z}_{2}=(a+ib)\times (c+id)\\ &\qquad\quad =ac+adi+bci+bdi^{2}\\ &\qquad\quad =ac+bdi^{2}+(ad+bc)i\\ &\qquad\quad =ac-bd+(ad+bc)i\\ &\textbf{Untuk perkalian dengan skalar}\\ &\textrm{kalikan masing-masing bagian dengan}\\ &\textrm{skalarnya saja}\end{aligned}\\\hline 4.&\textrm{Pembagian}&\begin{aligned}&\textrm{cara membagi dua bilangan kompleks}\\ &\textrm{kalikan pembilang dan penyebut dengan}\\ &\textrm{sekawan dari penyebutnya serta ganti}\\ &\textrm{hasilnya yang mengandung} \: \: i^{2}\: \: \textrm{dengan}\\ &-1\\ &\textrm{Misalkan diketahui penyebutnya berupa}\\ &a+ib,\: \: \textrm{maka sekawannya adalah}:a-ib\\ &\textrm{atau}\\ &\displaystyle \frac{\textup{z}_{1}}{\textrm{z}_{2}}=\textrm{z}_{1}\textrm{z}_{2}^{-1}\: \: \textrm{dengan}\: \: \textrm{z}_{2}\neq 0\\ &\textrm{Jika}\: \: \textup{z}_{2}=a+ib,\: \: \textrm{maka}\\ &\textrm{z}_{2}^{-1}=\displaystyle \frac{a}{a^{2}+b^{2}}-i\frac{b}{a^{2}+b^{2}}\end{aligned}\\\hline \end{array}$.

$\LARGE\colorbox{yellow}{CONTOH SOAL}$.

$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Diketahui bahwa}\: \: \textrm{z}_{1}=2+3i\: \: \textrm{dan}\\ &\textrm{z}_{2}=6-9i,\: \: \textrm{tentukan}\\ &\textrm{a}.\quad \textrm{z}_{1}+\textrm{z}_{2}\qquad\qquad \textrm{c}.\quad \textrm{z}_{1}\times \textrm{z}_{2}\\ &\textrm{b}.\quad \textrm{z}_{1}-\textrm{z}_{2}\qquad\qquad \textrm{d}.\quad \textrm{z}_{1}: \textrm{z}_{2}\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{array}{|c|l|}\hline \textbf{No}&\textbf{Uraian jawaban}\\\hline &\begin{aligned}&\textrm{Diketahui bahwa}\\ &\left\{\begin{matrix} \textrm{z}_{1}=2+3i\\ \textrm{z}_{2}=6-9i \end{matrix}\right. \end{aligned}\\\hline 1.&\begin{aligned}\textrm{z}_{1}+\textrm{z}_{2}&=(2+3i)+(6-9i)\\ &=(2+6)+(3-9)i\\ &=\color{red}8-6i \end{aligned}\\\hline 2.&\begin{aligned}\textrm{z}_{1}-\textrm{z}_{2}&=(2+3i)-(6-9i)\\ &=(2-6)+(3+9)i\\ &=\color{red}-8+12i \end{aligned}\\\hline 3.&\begin{aligned}\textrm{z}_{1}\times \textrm{z}_{2}&=(2+3i)\times (6-9i)\\ &=(2\times 6-3\times (-9))+(2\times (-9)+3\times 6)i\\ &=(12+27)+(-18+18)i\\ &=\color{red}39 \end{aligned}\\\hline  4.&\begin{aligned}\textrm{z}_{1}:\textrm{z}_{2}&=\displaystyle \frac{\textrm{z}_{1}}{\textrm{z}_{2}}\\ &=\displaystyle \frac{2+3i}{6-9i}\times \frac{6+9i}{6+9i}\\ &=\displaystyle \frac{12+18i+18i+27i^{2}}{6^{2}+9^{2}}\\ &=\displaystyle \frac{12-27+(18+18)i}{36+81}\\ &=\displaystyle \frac{-15}{117}+\frac{36}{117}i=\color{red}-\displaystyle \frac{5}{39}+\frac{4}{13}i\\ \textbf{atau}&\: \: \textrm{Anda dapat menggunakan invers}\\ &\textrm{hasilnyapun akan sama dengan yang}\\ &\textrm{di atas, yaitu}\\ &\textrm{z}_{2}^{-1}=\displaystyle \frac{6+9i}{6^{2}+9^{2}},\: \: \textrm{maka}\\ &=\textrm{z}_{1}\times \textrm{z}_{2}^{-1}\\ &=(2+3i)\times \displaystyle \frac{6+9i}{6^{2}+9^{2}}\\ &=\displaystyle \frac{12+18i+18i+27i^{2}}{36+81}\\ &=\displaystyle \frac{12-27+(18+18)i}{117}\\ &=\displaystyle \frac{-15}{117}+\frac{36}{117}i=\color{red}-\frac{5}{39}+\frac{4}{13}i \end{aligned}\\\hline \end{array}  \end{array}$.

Lanjutan Bilangan Kompleks: Kesamaan Dua Bilangan Kompleks (Matematika Tingkat Lanjut Kelas XI)

C. Kesamaan Dua Bilangan Kompleks

Dua buah bilangan kompleks  $z_{1}=a_{1}+ib_{1}$  dan  $z_{2}=a_{2}+ib_{2}$ dikatakan  $z_{1}=z_{2}$ jika dan hanya jika  $a_{1}=a_{2}$  dan  $b_{1}=b_{2}$.

$\LARGE\colorbox{yellow}{CONTOH SOAL}$.

$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Diketahui}\: \: \textrm{z}_{1}=1+3\sqrt{2}i\: \: \textrm{dan}\: \: \: \textrm{z}_{2}=1+\sqrt{-18}\\ &\textrm{apakah}\: \: \textrm{z}_{1}=\textrm{z}_{2}\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Diketahui}\: \: \textrm{z}_{1}=1+3\sqrt{2}i\: \: \textrm{dan}\: \: \: \textrm{z}_{2}=1+\sqrt{-18}\\ &\textrm{Untuk}\\ &\textrm{z}_{2}=1+\sqrt{-18}=1+\sqrt{18}\sqrt{-1}=1+3\sqrt{2}i\\ &\textrm{Karena}\: \: a_{1}=a_{2}=1,\: \: \: \textrm{dan}\: \:  b_{1}=b_{2}=3\sqrt{2},\\ &\textrm{maka dapat dikatakan bahwa}\: \: \textrm{z}_{1}=\textrm{z}_{2} \end{aligned}    \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 2.&\textrm{Diketahui}\: \: x-yi=i-3\sqrt{2}\: \: \textrm{tentukan nilai}\\ &\textrm{dari}\: \: x\: \: \textrm{dan }\: \: y\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Diketahui}\: \:  x-yi=i-3\sqrt{2}, \: \textrm{maka}\\ &x-yi=-3\sqrt{2}+i,\: \: \textrm{ini artinya}\\ &\left\{\begin{matrix}x=-3\sqrt{2}.\qquad \\  -y=1\Rightarrow y=-1 \end{matrix}\right.\\ &\textrm{Jadi, nilai}\: \: x=-3\sqrt{2}\: \: \textrm{dan}\: \: y=-1 \end{aligned}    \end{array}$.

Bilangan Kompleks (Matematika Tingkat Lanjut Kelas XI)

A. Pengertian Bilangan Kompleks

Bilangan Kompleks adalah suatu bilangan yang terdiri atas bagian riil (nyata) dan bagian tidak riil / imajiner (khayal) dan dituliskan dengan $\begin{aligned}\textrm{z}=a+ib \end{aligned}$  atau $\begin{aligned}\textrm{z}=a+bi \end{aligned}$. Bagian riil dari bilangan kompleks adalah bagian yang berupa bilangan riil, sementara untukbagian tidak riil dari bilangan kompleks adalah bagian yang berupa bilangan imajiner

1. Satuan Bilangan Imajiner / Khayal

Dalam hal ini, satuan bilangan khayal adalah $\begin{aligned}i \end{aligned}$ dengan  $\begin{aligned}i=\sqrt{-1} \end{aligned}$.

2. Bilangan Kompleks

Dinyatakan dengan  $\begin{aligned}\textrm{z}=a+ib \end{aligned}$  atau  $\begin{aligned}\textrm{z}=a+bi \end{aligned}$, dengan

$\begin{aligned}\begin{cases} a & =\textrm{Re}(\textrm{z})=\textrm{bagian riil} \\  b & =\textrm{Im}(\textrm{z})= \textrm{ bagian imajiner /khayal}  \end{cases} \end{aligned}$.

Jika  $\begin{aligned}a=0 \end{aligned}$, maka bilangan kompleks disebut khayal murni dan jika $\begin{aligned}b=0 \end{aligned}$, maka bilangan kompleks menjadi bilangan riil. Sehingga semua bilangan nyata dan semua bilangan khayal murni semuanya termasuk bilangan kompleks.

$\LARGE\colorbox{yellow}{CONTOH SOAL}$.

$\begin{array}{ll}\\ 1. &\textrm{Bilangan}\: \: \sqrt{-4}\: \: \textrm{jika dinyatakan dalam}\\ &i=\sqrt{-1}\: \:  \textrm{adalah}\\ &\begin{aligned}\sqrt{-4}&=\sqrt{(4).(-1)}=\sqrt{4}.\sqrt{-1}=2i \end{aligned}\\ 2.&i^{3}=i^{2}.i=(-1)i=-i\\ 3.&i^{4}=(i^{2})^{2}=(-1)^{2}=1\\ 4.&\textrm{z}=1-\sqrt{3}i\\ &\textrm{Re}(\textrm{z})=1\: \: \textrm{atau bagian riilnya adalah 1, dan}\\ &\textrm{Im}(\textrm{z})=-\sqrt{3}\: \: \textrm{atau bagian imajinernya adalah}\: \: -\sqrt{3}\\ 5.&\textrm{z}=2+\sqrt{5}i\\ &\textrm{Re}(\textrm{z})=2\: \:\textrm{atau bagian riilnya adalah 2, dan}\\ &\textrm{Im}(\textrm{z})=\sqrt{5}\: \: \textrm{atau bagian imajinernya adalah}\: \: \sqrt{5} \end{array}$.

B. Bentuk Bilangan Kompleks

1. Bentuk Diagram. 

Bentuk diagram pada bidang gambar bilangan kompleks dinamakan bidang Argand, sesuai nama penemunya Jean Robert Argand.

Titik (x,y) pada bidang Argand

2. Bentuk Polar

Bilangan kompleks  $\begin{aligned}\textrm{z}=a+ib \end{aligned}$  dapat dinyatakan dalam bentuk polar, yaitu menjadi  

$.\qquad\qquad\begin{aligned}\textrm{z}&=r(\cos \theta +i\sin \theta)\\ \textrm{d}&\textrm{engan}\\ r&=\sqrt{x^{2}+y^{2}}\\ x&=r\cos \theta ,\\ y&=r\sin \theta , \: \: \textrm{dan}\\ \theta &=\textrm{dibaca}\: \: \: theta   \end{aligned}$.

3. Bentuk Eksponen 

Dengan rumus Euler berupa $\begin{aligned}e^{i\theta }=\cos \theta +i\sin \theta  \end{aligned}$, bentuk pangkat dari bilangan ini adalah :  

$\begin{aligned}\textrm{Diketahui}&\: \: \textrm{bahwa}\quad\textrm{z}=r(\cos \theta +i\sin \theta)\\ \textrm{dengan}\quad &\cos \theta +i\sin \theta=e^{i\theta},\: \: \textrm{maka}\\ \textrm{z}&=\color{red}re^{i\theta }  \end{aligned}$

$\LARGE\colorbox{yellow}{CONTOH SOAL}$.

$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Tentukan Re(z) dan Im(z) bilangan kompleks}\\ &\textrm{berikut}\\ &\textrm{a}.\quad \textrm{z}=\sqrt{2}\\ &\textrm{b}.\quad \textrm{z}=-\sqrt{3}i\\ &\textrm{c}.\quad \textrm{z}=-1+\sqrt{5}i\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{a}.\quad&\textrm{z}=\sqrt{2}=\sqrt{2}+0i\\ &\textrm{Re(z)}=\sqrt{2}\\ &\textrm{Im(z)}=0\\ \textrm{b}.\quad&\textrm{z}=-\sqrt{3}i=0+(-\sqrt{3})i\\ &\textrm{Re(z)}=0\\ &\textrm{Im(z)}=-\sqrt{3}\\ \textrm{c}.\quad&\textrm{z}=-1+\sqrt{5}i\\ &\textrm{Re(z)}=-1\\ &\textrm{Im(z)}=\sqrt{5} \end{aligned}    \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 2.&\textrm{Tentukan Re(z) dan Im(z) bilangan kompleks}\\ &\textrm{berikut}\\ &\textrm{a}.\quad \textrm{z}=-\sqrt{2}+\sqrt{2}i\\ &\textrm{b}.\quad \textrm{z}=1-\sqrt{3}i\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{a}.\quad&\textrm{z}=-\sqrt{2}+\sqrt{2}i,\: \: \textrm{dengan}\: \: x=-\sqrt{2},\: y=\sqrt{2}\\ &r=\sqrt{(-\sqrt{2})^{2}+\sqrt{2}^{2}}=\sqrt{2+2}=\sqrt{4}=2\\ &\sin \theta =\displaystyle \frac{y}{r}=\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{1}{2}\sqrt{2}=\sin 45^{0}\Rightarrow \theta =45^{0}\\ &\cos \theta =\displaystyle \frac{x}{r}=\frac{-\sqrt{2}}{2}=-\frac{1}{2}\sqrt{2}\\ &\textrm{Karena titiknya}\: \: (-x,y)\: ,\: \textrm{maka titik berada di}\\ &\textrm{kuadran II, sehingga}\: \: \theta =180^{0}-45^{0}=135^{0}\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &\textrm{z}=r(\cos \theta +i\sin \theta )\\ &\quad =2(\cos 135^{0} +i\sin 135^{0} )\\ &\textrm{Jadi, bentuk polar dari}\\ &\textrm{z}=-\sqrt{2}+\sqrt{2}i=\color{red}2(\cos 135^{0} +i\sin 135^{0} )\\ \textrm{b}.\quad&\textrm{z}=1-\sqrt{3}i,\: \: \textrm{dengan}\: \: x=1,\: y=-\sqrt{3}\\ &r=\sqrt{1^{2}+(-\sqrt{3})^{2}}=\sqrt{1+3}=\sqrt{4}=2\\ &\sin \theta =\displaystyle \frac{y}{r}=\frac{-\sqrt{3}}{2}=-\frac{1}{2}\sqrt{3}\\ &\cos \theta =\displaystyle \frac{x}{r}=\frac{1}{2}=\cos 60^{0}\Rightarrow \theta =60^{0}\\ &\textrm{Karena titiknya}\: \: (x,-y)\: ,\: \textrm{maka titik berada di}\\ &\textrm{kuadran IV, sehingga}\: \: \theta =360^{0}-60^{0}=300^{0}\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &\textrm{z}=r(\cos \theta +i\sin \theta )\\ &\quad =2(\cos 300^{0} +i\sin 300^{0} )\\ &\textrm{Jadi, bentuk polar dari}\\ &\textrm{z}=1-\sqrt{3}i=\color{red}2(\cos 300^{0} +i\sin 300^{0} )   \end{aligned}    \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 3.&\textrm{Tentukan Re(z) dan Im(z) bilangan kompleks}\\ &\textrm{berikut}\\ &\textrm{a}.\quad \textrm{z}=\sqrt{2}+\sqrt{2}i\\ &\textrm{b}.\quad \textrm{z}=-1-\sqrt{3}i\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{a}.\quad&\textrm{z}=\sqrt{2}+\sqrt{2}i,\: \: \textrm{dengan}\: \: x=\sqrt{2},\: y=\sqrt{2}\\ &r=\sqrt{\sqrt{2}^{2}+\sqrt{2}^{2}}=\sqrt{2+2}=\sqrt{4}=2\\ &\sin \theta =\displaystyle \frac{y}{r}=\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{1}{2}\sqrt{2}=\sin 45^{0}\Rightarrow \theta =45^{0}\\ &\cos \theta =\displaystyle \frac{x}{r}=\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{1}{2}\sqrt{2}\\ &\textrm{Karena titiknya}\: \: (x,y)\: ,\: \textrm{maka titik berada di}\\ &\textrm{kuadran I, sehingga tetap utuh}\: \: \theta =45^{0}\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &\textrm{z}=r(\cos \theta +i\sin \theta )\\ &\quad =2(\cos 45^{0} +i\sin 45^{0} )\\ &\textrm{Jadi, bentuk polar dari}\\ &\textrm{z}=\sqrt{2}+\sqrt{2}i=\color{red}2(\cos 45^{0} +i\sin 45^{0} )\\ \textrm{b}.\quad&\textrm{z}=-1-\sqrt{3}i,\: \: \textrm{dengan}\: \: x=-1,\: y=-\sqrt{3}\\ &r=\sqrt{(-1)^{2}+(-\sqrt{3})^{2}}=\sqrt{1+3}=\sqrt{4}=2\\ &\sin \theta =\displaystyle \frac{y}{r}=\frac{-\sqrt{3}}{2}=-\frac{1}{2}\sqrt{3}=-\sin 60^{0}\Rightarrow \theta =60^{0}\\ &\color{blue}\textrm{tanda negatif hanya menunjukkan posisi kuadran}\\ &\cos \theta =\displaystyle \frac{x}{r}=\frac{-1}{2}\\ &\textrm{Karena titiknya}\: \: (-x,-y)\: ,\: \textrm{maka titik berada di}\\ &\textrm{kuadran III, sehingga}\: \: \theta =180^{0}+60^{0}=240^{0}\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &\textrm{z}=r(\cos \theta +i\sin \theta )\\ &\quad =2(\cos 240^{0} +i\sin 240^{0} )\\ &\textrm{Jadi, bentuk polar dari}\\ &\textrm{z}=-1-\sqrt{3}i=\color{red}2(\cos 240^{0} +i\sin 240^{0} )   \end{aligned}    \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 4.&\textrm{Ubahlah bilangan kompleks berikut dalam}\\ &\textrm{bentuk eksponen}\\ &\textrm{a}.\quad \textrm{z}=2(\cos 45^{0} +i\sin 45^{0} )\\ &\textrm{b}.\quad \textrm{z}=-1-\sqrt{3}i\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{a}.\quad&\textrm{z}=2(\cos 45^{0} +i\sin 45^{0} ),\: \: \textrm{dengan}\\ &r=2\: \: \textrm{dan}\: \: \theta =45^{0}.\quad \textrm{Sehingga}\\ &\textrm{z}=re^{i\theta }=2e^{i45^{0}}\\ \textrm{b}.\quad&\textrm{z}=-1-\sqrt{3}i,\: \: \textrm{dengan}\\ &r=\sqrt{(-1)^{2}+(-\sqrt{3})^{2}}=\sqrt{1+3}\\ &\: \: =\sqrt{4}=2\: \: \textrm{dan}\: \: \theta =45^{0}.\quad \textrm{Sehingga}\\ &\sin \theta =\displaystyle \frac{y}{r}=\frac{-\sqrt{3}}{2}=-\frac{1}{2}\sqrt{3}=-\sin 60^{0}\Rightarrow \theta =60^{0}\\ &\color{blue}\textrm{tanda negatif hanya menunjukkan posisi kuadran}\\ &\cos \theta =\displaystyle \frac{x}{r}=\frac{-1}{2}\\ &\textrm{Karena titiknya}\: \: (-x,-y)\: ,\: \textrm{maka titik berada di}\\ &\textrm{kuadran III, sehingga}\: \: \theta =180^{0}+60^{0}=240^{0}\\ &\textrm{z}=re^{i\theta }=2e^{i240^{0}}    \end{aligned}    \end{array}$.

$\begin{aligned}\textbf{Cata}&\textbf{tan} \\\hline \textrm{Anda}&\: \textrm{juga bisa menggunakan nilai}\: \: \tan\theta \\ \textrm{untu}&\textrm{k menentukan besar sudut}\: \: \theta -\textrm{nya, yaitu}:\\ \tan \theta &=\displaystyle \frac{y}{x}\\ \textrm{Perh}&\textrm{atikan}\: \: \color{red}\textrm{Contoh Soal pada nomor 3a dan 3b}\\  &\begin{array}{|c|c|}\hline 3\textbf{a}&3\textbf{b}\\\hline \textrm{z}=(-\sqrt{2},\sqrt{2})&\textrm{z}=(1,-\sqrt{3})\\ \textrm{Kuadran II}&\textrm{kuadran IV}\\ \left ( 180^{0}-\theta  \right )&\left ( 360^{0}-\theta  \right )\\ \begin{aligned}\tan \theta &=\displaystyle \frac{\sqrt{2}}{-\sqrt{2}}=-1\\ \tan \theta &=-\tan 45^{0}\\ &=\tan (180^{0}-45^{0})\\ &=\tan 135^{0}\\ \theta &=135^{0}  \end{aligned}&\begin{aligned}\tan \theta &=\displaystyle \frac{-\sqrt{3}}{1}=-\sqrt{3}\\  \theta &=-\tan 60^{0}\\ &=\tan (360^{0}-60^{0})\\ &=\tan 300^{0}\\ \theta &=300^{0} \end{aligned}\\\hline  \end{array}  \end{aligned}$.

DAFTAR PUSTAKA

  1. Ngapiningsih, Suparno. 2023. Matematika Tingkat Lanjut untuk SMA/MA Kelas 11A. Yogyakarta: INTAN PARIWARA
  2. Purwosetiyono, Didik. 2012. Pengantar Analisis Kompleks. Semarang: IKIP PGRI Semarang Press
  3. Spiegel, Murray, S., Iskandar, K. Seri Buku Schaum Teori dan Soal-Soal Matematika Dasar. Jakarta: ERLANGGA
  4. Thohir, Ahmad. 2013. Materi Contoh Soal dan Pembahasan Olimpiade Matematika MA/SMA. Grobogan