• Tidak ada hasil yang ditemukan

BAB V PENUTUP

B. Saran

DAFTAR PUSTAKA

10

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas berbagai teori yang mendasari geometri fraktal.

Teori yang dibahas diantaranya : ruang metrik, ruang fraktal, afinitas, similaritas,

dan Sistem Fungsi Iterasi. Ruang metrik mendasari ruang fraktal, sedangkan

afinitas dan similaritas adalah sifat utama fraktal. Sistem Fungsi Iterasi adalah

suatu sistem yang membentuk bangun fraktal atau mengkonstruksi fraktal.

A. Ruang Metrik

Ruang metrik penting untuk dibahas di awal, karena teori-teori tentang

fraktal didasarkan pada ruang metrik seperti halnya barisan dan ruang fraktal.

Secara umum pada pembahasan ini didasarkan pada ruang Euclid dimensi

atau . Ketika maka yang berarti himpunan semua bilangan

real. Ketika maka akan menjadi bidang datar. Titik pada

dinotasikan dengan ( ) Jika suatu himpunan bagian dari

dengan suatu fungsi jarak yang bekerja padanya dengan beberapa aksioma

yang berlaku maka disebut sebagai ruang metrik. Berikut ini adalah syarat yang

harus dipenuhi dari suatu ruang metrik yang disajikan dalam definisi ruang

metrik.

Definisi 2.1.1 (Barnsley, 1988:11)

Misalkan adalah himpunan tak kosong. Metrik pada adalah fungsi bernilai

real yang memenuhi aksioma berikut.

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

Metrik juga disebut sebagai fungsi jarak. Himpunan tak kosong yang

dilengkapi dengan metrik pada disebut sebagai ruang metrik, dituliskan

dengan ( ).

Contoh 2.1.1

Misalkan fungsi didefinisikan ( ) | | buktikan

bahwa ( ) adalah metrik di .

Penyelesaian :

Untuk membuktikan bahwa ( ) merupakan metrik, maka perlu dibuktikan

( ) memenuhi aksioma-aksioma pada definisi 2.1.1.

( ) ( ) | |

| |

( )

( ) Nilai mutlak bilangan real adalah tak negatif. Untuk

berlaku | | ( ) ( ) ( ) | | ( ) ( ) | |

| |

(| | | |)

| | | |

( ) ( )

( ) ( ) ( )

Dari ( ) ( ) ( ) dan ( ) ( ) adalah metrik di .

Contoh 2.1.2

Misalkan didefinisikan ( ) jarak Euclides dengan ( )

√( ) ( ) ( ) dan ( )

buktikanlah bahwa ( ) adalah metrik di .

Penyelesaian :

( ) ( ) √( ) ( )

√( ) ( )

( )

( ) Akar dari suatu bilangan real adalah tak negatif. Untuk

berarti bahwa atau sehingga berlaku

√( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √( ) ( ) √ ( ) ( ) √( ) ( ) √( ) ( ) ( ) ( )

dengan ( ), (menurut ketaksamaan

segitiga)

√( ) ( ) √( ) ( )

Dari ( ) ( ) ( ) dan ( ) ( ) adalah metrik di .

Setelah mengetahui tentang ruang metrik, selanjutnya melihat hubungan

antar metrik. Dua metrik yang berbeda pada bisa memiliki keterkaitan satu

sama lain. Keterkaitan ini misalnya, metrik yang satu bisa dibangun oleh

metrik yang lain dengan mengalikan terhadap suatu konstanta. Dua metrik

yang demikian disebut dua metrik yang ekuivalen. Secara umum dua metrik

yang ekuivalen dicirikan oleh definisi 2.1.2 berikut ini.

Definisi 2.1.2 (Barnsley, 1988:12)

Dua metrik dan pada ruang dikatakan ekuivalen jika terdapat dan

konstan dengan sedemikian sehingga

( ) ( ) ( ) ( ) .

Contoh 2.1.3

Misalkan metrik ( ) | | | | dan ( ) | | | |, metrik

( ) dan ( ) adalah dua metrik yang ekuivalen.

Bukti :

Akan dibuktikan bahwa metrik ( ) dan ( ) dapat dinyatakan sebagai

( ) ( ) ( ) dengan dan konstan.

| | | | | | | |

Dengan maka diperoleh

| | | | | | | | (| | | |) | | | |

yang artinya bahwa ( ) ( ) ( ) ( )

dengan demikian ( ) dan ( ) adalah dua metrik yang ekuivalen.

Definisi 2.1.3 (Barnsley, 1988:13)

Dua ruang metrik ( ) dan ( ) adalah ekuivalen jika terdapat fungsi

dengan fungsi bijektif sedemikian sehingga metrik ̃ pada

dengan definisi ̃ ( ) ( ( ) ( )) ekuivalen dengan .

Contoh 2.1.4

Misalkan , -, , - dan fungsi . Didefinisikan

sebagai metrik Euclides dan | |. Buktikanlah bahwa ( ) dan ( ) adalah dua ruang metrik yang ekuivalen.

Bukti :

Terdapat ( ) . Selanjutnya akan dibuktikan bahwa

̃ ( ) ( ) ̃ ( ) ( ) . Menurut definisi 2.1.3

berlaku bahwa

̃ ( ) ( ( ) ( ))

| ( ) ( )|

Berdasarkan yang diketahui ( ) | | .

| ( ) ( )| | |

Dengan diperoleh

| ( ) ( )| | | | ( ) ( )|

̃ ( ) ( ) ̃ ( ) ( )

Selanjutnya, akan dibahas tentang kekontinuan suatu fungsi di dalam

ruang metrik. Fungsi yang kontinu di titik pasti mempunyai limit di tetapi

tidak sebaliknya. Berikut ini adalah definisi dari fungsi yang kontinu.

Definisi 2.1.4 (Barnsley, 1988:14)

Misalkan suatu fungsi adalah pemetaan dari ruang metrik ( )

ke ruang metrik ( ). Fungsi dikatakan kontinu jika, untuk setiap

dan terdapat sedemikian sehingga ( ) ( ( ) ( )) .

Contoh 2.1.5

Misalkan diberikan ( ) dan ( ) adalah ruang metrik. Tunjukkanlah

bahwa fungsi konstan kontinu.

Bukti :

Diberikan sebarang , untuk sebarang dengan fungsi konstan

( ) berlaku ( ( ) ( )) ( )

Contoh 2.1.6

Diketahui ruang metrik di dengan metrik Euclides. Diberikan fungsi dengan definisi ( ) untuk setiap . Tunjukkanlah

bahwa kontinu.

Bukti :

Diberikan untuk sebarang . Harus dicari sedemikian

sehingga untuk setiap yang memenuhi | | berlaku | ( )

( )|

Dipilih maka | |

| ( ) ( )| | ( )| | |

dengan demikian terbukti kontinu.

Suatu barisan dalam ruang metrik dapat dibedakan menjadi dua macam

barisan, yaitu barisan konvergen dan barisan divergen. Kedua macam barisan

tersebut mempengaruhi kelengkapan dari suatu ruang metrik. Ruang metrik

dikatakan lengkap jika setiap barisan Cauchy di dalamnya konvergen ke suatu

titik di ruang metriknya. Berikut ini adalah definisi dari barisan Cauchy yang

dilanjutkan dengan definisi barisan konvergen.

Definisi 2.1.5 (Barnsley, 1988:17)

Barisan * + dalam ruang metrik ( ) disebut barisan Cauchy jika

untuk sebarang terdapat bilangan bulat sehingga ( )

Suku-suku pada suatu barisan jika diperhatikan untuk nilai suku ke- yang

semakin besar, dapat dibedakan menjadi barisan divergen dan barisan konvergen. Barisan yang menunjukkan sifat suku ke- yang semakin besar

mendekati suatu nilai tertentu disebut barisan konvergen. Sebaliknya, jika untuk nilai suku ke- yang semakin besar dari suatu barisan tidak

menunjukkan semakin dekat dengan nilai tertentu disebut sebagai barisan

divergen. Berikut ini definisi 2.1.6 mendefinisikan secara matematis suatu

barisan konvergen.

Definisi 2.1.6 (Barnsley, 1988:17)

Barisan * + dalam ruang metrik ( ) dikatakan konvergen ke

jika untuk sebarang terdapat bilangan bulat sehingga ( ) . Titik konvergensi adalah limit dari barisan * + dinotasikan

dengan . Titik yang merupakan konvergensi dari barisan * + memenuhi ̅( ) * ( ) + atau bola tertutup dengan jari-jari dan berpusat di .

Kekonvergenan suatu barisan tidak lepas dengan adanya titik konvergensi.

Ketika suatu barisan diketahui konvergen, pastilah barisan tersebut mempunyai

titik konvergensi. Berikut ini adalah suatu teorema (2.1.1) yang menyatakan

bahwa titik konvergensi dari suatu barisan adalah tunggal. Selanjutnya melalui

teorema 2.1.2 ditunjukkan bahwa barisan yang konvergen merupakan barisan

Cauchy. Mengutip dari buku Metric Spaces (Shirali dan Vasudeva, 2006) pada

bagian (subbarisan). Pada definisi 2.1.7 tersebut dikatakan bahwa, jika suatu

barisan konvergen ke suatu titik maka subbarisannya juga konvergen ke titik

yang sama. Hal ini berlaku juga untuk subbarisan dari suatu barisan yang

konvergen ke suatu titik, barisannya juga akan konvergen ke titik yang sama

dengan subbarisannya. Sebagai akibat dari definisi 2.1.7 pada proposisi 2.1.1

keterkaitan antar barisan dan subbarisan ini juga berlaku untuk barisan Cauchy.

Teorema 2.1.1 (Searcoid, 2007:86)

Misalkan ( ) adalah suatu ruang metrik, barisan * + di yang konvergen

akan konvergen ke tepat satu titik di .

Bukti :

Diberikan barisan * + yang konvergen. Misalkan * + konvergen ke titik

dan titik yang berbeda. Ambil sebarang . Maka ada

sedemikian sehingga ( ) dan ( ) .

Dipilih * + sehingga untuk menurut ketaksamaan

segitiga

( ) ( ) ( )

Jadi ( ) berarti bahwa . Terbukti bahwa barisan * +

konvergen ke satu titik.

Teorema 2.1.2 (Barnsley, 1988:18)

Jika barisan * + pada ruang metrik ( ) konvergen ke maka

barisan * + merupakan barisan Cauchy.

Diberikan ruang metrik ( ) dan barisan * + di ( ) yang konvergen ke .

Menurut definisi 2.1.6 untuk sebarang terdapat bilangan bulat positif

dan sehingga ( ) . Demikian juga untuk setiap

berlaku ( ) . Menurut ketaksamaan segitiga ( ) ( )

( ) untuk setiap * +. Diperoleh ( )

sehingga * + barisan Cauchy.

Contoh 2.1.7

Diketahui barisan * + =

di ruang metrik ( ) dengan dan adalah metrik Euclides. Buktikanlah bahwa barisan * + adalah barisan

Cauchy dan konvergen ke 0.

Bukti :

Diberikan sebarang , maka terdapat sehingga . Untuk

dan misalkan berlaku

( ) (

) | |

Selanjutnya jelas bahwa ( )

Diperoleh ( ) dan ( ) maka terbukti bahwa barisan * +

barisan Cauchy dan konvergen ke 0.

Definisi 2.1.7 (Shirali dan Vasudeva, 2006:48)

Misalkan barisan * + dalam ruang metrik ( ) dan barisan bilangan

dikatakan subbarisan dari * + . Jika { } konvergen, limitnya

merupakan limit dari * + . Jelas bahwa barisan * + di

konvergen ke jika dan hanya jika setiap subbarisannya konvergen ke .

Proposisi 2.1.1 (Shirali dan Vasudeva, 2006:48)

Jika barisan Cauchy dalam metrik ( ) memuat sub barisan yang konvergen

maka barisan itu konvergen ke limit yang sama dengan limit sub barisannya.

Bukti :

Diberikan barisan Cauchy * + di ( ) maka untuk setiap terdapat

bilangan bulat ( ) sehingga ( ) dengan ( ). Barisan

{ } sub barisan dari * + konvergen, misal konvergen ke . Diperhatikan

bahwa * + barisan bilangan bulat positif yang naik maka ( )

untuk ( ). Dengan ketaksamaan segitiga diperoleh ( )

( ) ( ) ( ) untuk ( ). Jika ,

maka ( ) . Sehingga ( ) yang artinya bahwa * +

konvergen ke

Pada pembahasan sebelumnya telah dibahas tentang : ruang metrik,

barisan Cauchy, dan barisan konvergen. Selanjutnya, pada definisi berikut ini

menunjukkan hubungan ketiganya yaitu tentang ruang metrik lengkap.

Definisi 2.1.8 (Barnsley, 1988:18)

Ruang metrik ( ) dikatakan lengkap jika setiap barisan Cauchy * + di mempunyai limit , dengan kata lain konvergen ke suatu titik di .

Contoh 2.1.8

Ruang metrik ( ) dengan merupakan jarak Euclides adalah ruang metrik

lengkap.

Bukti :

( ) √( ) ( ) dengan ( ) dan

( ) . Misalkan diberikan barisan * + untuk ,

( ) didefinisikan barisan Cauchy di sehingga ( ) untuk . Kemudian untuk terdapat bilangan bulat ( )

sedemikian sehingga ( ) √( ) ( ) untuk setiap ( ). Menggunakan prinsip kekonvergenan * + akan konvergen ke suatu titik katakanlah . Berlaku untuk setiap ( ) * + akan konvergen ke suatu titik ( ) .

Contoh 2.1.9

Diketahui ruang metrik ( ) dengan metrik Euclides dan ( ). Ruang

metrik ( ) merupakan ruang metrik tidak lengkap.

Bukti :

Terdapat barisan * + , akan dibuktikan barisan * + barisan Cauchy.

Diberikan maka terdapat sehingga . Untuk setiap

berlaku , . Barisan * + adalah barisan Cauchy namun barisan * + konvergen ke sehingga ( ) bukan ruang metrik lengkap.

Sistem bilangan real mempunyai dua tipe sifat. Sifat yang pertama adalah

aljabar dengan penjumlahan, perkalian dan yang lainnya. Sifat yang kedua

adalah topologi yang ada kaitannya dengan jarak antar bilangan dan konsep

limit (Shirali dan Vasudeva, 2006:64). Pembahasan selanjutnya yaitu tentang

topologi dalam ruang metrik khususnya himpunan terbuka dan himpunan

tertutup. Sebelum membahas tentang dua hal tersebut perlu diketahui terlebih

dahulu tentang : persekitaran, titik interior, dan titik limit.

Definisi 2.1.9 (Shirali dan Vasudeva, 2006:64)

Misalkan ruang metrik ( ) himpunan ( ) * ( ) + di

mana dan , disebut bola buka dengan jari-jari dan pusat .

Himpunan ̅( ) * ( ) + di mana dan , disebut bola tertutup dengan jari-jari dan pusat .

Contoh 2.1.10

Bola buka ( ) di garis real adalah selang terbuka ( ). Contoh

bola tertutup ̅( ) di garis real adalah selang tertutup , -.

Definisi 2.1.10 (Shirali dan Vasudeva, 2006:66)

Diberikan ruang metrik ( ) persekitaran di adalah sebarang bola buka di ( ) dengan pusat di .

Definisi 2.1.11 (Shirali dan Vasudeva, 2006:66)

Himpunan bagian dari ruang metrik ( ) dikatakan terbuka jika untuk sebarang , terdapat sehingga ( ) .

Berikut ini adalah suatu teorema 2.1.3 yang menyatakan bahwa setiap bola

buka merupakan himpunan terbuka. Terorema 2.1.4 menunjukkan keterkaitan

antar himpunan-himpunan terbuka dimana gabungan himpunan-himpunan

terbuka merupakan himpunan terbuka, demikian juga untuk irisan

himpunan-himpunan terbuka juga merupakan himpunan-himpunan terbuka.

Teorema 2.1.3 (Shirali dan Vasudeva, 2006:66)

Dalam sebarang ruang metrik ( ), setiap bola buka adalah himpunan

terbuka.

Bukti :

Misalkan ( ) adalah bola buka tak kosong maka ( ). Ambil

sebarang titik ( ) maka ( ) . Misalkan ( ) .

Akan dibuktikan ( ) ( ). Untuk sebarang ( ) berlaku

( ) ( ) ( ) ( ) , berarti bahwa ( ).

Dengan demikian ( ) ( ) dan merupakan bola buka. Sehingga ( ) adalah himpunan terbuka di

Teorema 2.1.4 (Shirali dan Vasudeva, 2006:67)

Diberikan ruang metrik ( ), maka

( ) dan adalah himpunan terbuka di ( ).

( ) Gabungan dari keluarga berhingga himpunan-himpunan terbuka adalah

himpunan terbuka.

Bukti :

( ) Himpunan kosong tidak memuat titik di dalamnya, syarat bahwa setiap

titik di adalah titik pusat bola buka otomatis terpenuhi yaitu himpunan

kosong juga. Selanjutnya, ruang terbuka karena setiap titik pusat bola

buka ada di .

( ) Diberikan sebarang himpunan dan * : + yang merupakan

keluarga himpunan terbuka. Akan dibuktikan ⋃ . Jika maka jelas bahwa terbuka menurut ( ) Asumsikan bahwa ,

ambil sebarang maka terdapat sedemikian sehingga

. adalah himpunan terbuka maka terdapat sehingga

( ) . Jadi terdapat sehingga ( ) .

terbuka.

( ) Diberikan himpunan * + keluarga himpunan terbuka di

dan ⋂ Akan dibuktikan terbuka. Jika maka jelas bahwa terbuka menurut ( ). Asumsikan bahwa , ambil sebarang

maka terdapat , - sedemikian sehingga . adalah

himpunan terbuka, maka terdapat sedemikian sehingga ( )

. Dipilih * + maka ( ) ( ) dengan

. Dengan demikian ( ) ⋂ ( ) .

Titik interior dari suatu himpunan akan dibahas pada definisi 2.1.12. Dari

definisi 2.1.12 diturunkan teorema 2.1.5 yang menunjukkan keterkaitan antara

titik interior dengan himpunan terbuka.

Definisi 2.1.12 (Shirali dan Vasudeva, 2006:69)

Misalkan himpunan bagian dari ruang metrik ( ). Titik disebut titik

interior jika terdapat bola buka dengan pusat di sedemikian sehingga

( ) untuk suatu Himpunan semua titik interior

dinotasikan ( ) * ( ) untuk suatu +.

Contoh 2.1.11

Diketahui *( ) +, ( ) dengan dan didefinisikan ( ) | | | | | | dengan

( ) ( ) . Titik ( ) adalah titik

interior .

Bukti :

Jelas bahwa ( ) sebab . Menurut definisi

( ) ( ) dengan dipilih maka ( ) | |

| | | | dengan ( ). Akan dibuktikan . /

. Ambil sebarang ( ) . / perhatikan bahwa

| | | | | | | |

| |

, dengan cara yang sama diperoleh dan . Kemudian

yang berarti ( ) . Dengan demikian . /

Teorema 2.1.5 (Shirali dan Vasudeva, 2006:69)

Diberikan himpunan bagian dari ruang metrik ( ).

( ) adalah himpunan bagian terbuka dari yang memuat setiap

himpunan bagian terbuka dari .

( ) terbuka jika dan hanya jika .

Bukti :

( ) Diberikan sebarang . Menurut definisi terdapat bola buka ( )

. Berdasarkan teorema 2.1.3 ( ) adalah himpunan terbuka, setiap titik

di ( ) merupakan titik pusat dari bola buka dalam ( ) dan juga di

dalam . Oleh karena itu setiap titik dalam ( ) adalah titik interior maka ( ) . Dengan demikian adalah titik pusat bola buka dalam

. Karena dan ( ) berarti bahwa terbuka. Misalkan

dan adalah himpunan terbuka. Ambil sebarang maka

terdapat bola buka ( ) . Jadi menurut definisi 2.1.12 . Berarti bahwa dengan kata lain .

( )

Diketahui terbuka. Berdasarkan ( ) diperoleh bahwa dan

yang berarti bahwa .

Diketahui , seperti halnya pada ( ) diperoleh bahwa terbuka

yang artinya juga terbuka.

Suatu titik di disebut sebagai titik limit jika memenuhi definisi 2.1.13.

Jika setiap titik limit dari suatu himpunan adalah himpunan bagian dari

himpunan tersebut, maka himpunan itu dikatakan himpunan tertutup. Lebih

jelasnya himpunan tertutup didefinisikan pada definisi 2.1.14. Teorema 2.1.6

mengatakan hubungan antar himpunan terbuka dan himpunan tertutup. Melalui

teorema 2.1.6 ini dapat diketahui bahwa jika suatu himpunan adalah tertutup

maka komplemennya terbuka, demikian pula jika komplemen suatu himpunan

adalah terbuka maka himpunannya tertutup. Dengan kata lain berlaku

biimplikasi antara himpunan dan komplemen himpunannya.

Definisi 2.1.13 (Shirali dan Vasudeva, 2006:70)

Diberikan ruang metrik dan . Titik disebut titik limit jika

setiap bola buka dengan titik pusat memuat setidaknya satu titik yang

berbeda dengan di , dengan kata lain ( ( ) * +) ⋂ . Himpunan

Definisi 2.1.14 (Shirali dan Vasudeva, 2006:71)

Himpunan bagian dari ruang metrik ( ) dikatakan tertutup jika memuat

setiap titik limitnya dengan kata lain .

Teorema 2.1.6 (Shirali dan Vasudeva, 2006:74)

Diberikan ruang metrik ( ) dan . tertutup di jika dan hanya jika terbuka di .

Bukti :

Andaikan tertutup di , akan dibuktikan terbuka di . Jika maka dan merupakan himpunan terbuka menurut teorema 2.1.4. Asumsikan

bahwa . Ambil sebarang maka . Karena tertutup

dan maka bukan titik limit sehingga terdapat sedemikian

sehingga ( ) . Oleh karena itu ( ) yang berarti bahwa

terbuka.

Sebaliknya, andaikan terbuka akan dibuktikan tertutup. Ambil dan

titik limit . Andaikan bahwa maka . Karena terbuka maka

terdapat sehingga ( ) yang berarti ( ) . Akibatnya

bukan titik limit , kontradiksi dengan titik limit . Sehingga haruslah

.

Seperti halnya pada himpunan terbuka. Pada terorema 2.1.7 di bawah ini

menunjukkan keterkaitan antar himpunan-himpunan tertutup dimana gabungan

himpunan-himpunan tertutup merupakan himpunan tertutup, demikian juga

Gabungan himpunan dengan himpunan titik limitnya disebut sebagai closure

(penutup). Lebih jelasnya, pada definisi 2.1.15 didefinisikan closure dari suatu

himpunan.

Teorema 2.1.7 (Shirali dan Vasudeva, 2006:74)

Diberikan ruang metrik ( ) maka

( ) dan adalah himpunan tertutup

( ) Irisan dari himpunan-himpunan tertutup adalah tertutup

( ) Gabungan berhingga dari himpunan-himpunan tertutup adalah tertutup

Bukti :

( ) Himpunan kosong tidak memuat titik di dalamnya, syarat bahwa himpunan

tertutup memuat semua titik limitnya terpenuhi oleh himpunan kosong.

Sebarang ruang memuat semua titik, berarti bahwa memuat semua titik

limitnya.

( ) Diberikan himpunan * + keluarga himpunan tertutup di dan ⋂ .

Menurut teorema 2.1.6, tertutup jika terbuka. Dengan hukum De

Morgan

(⋂ ) ⋃

Diketahui tertutup, menurut teorema 2.1.6 adalah himpunan

terbuka. Dengan teorema 2.1.4 ( ) ⋃ adalah himpunan terbuka sehingga terbuka.

( )Diberikan keluarga berhingga himpunan-himpunan tertutup

* + dan misalkan ⋃ . Menurut teorema 2.1.6 tertutup jika terbuka. Dengan hukum De Morgan diperoleh

(⋃

) ⋂

Diketahui untuk setiap adalah tertutup maka menurut

teorema 2.1.6 untuk setiap adalah terbuka. Dengan

menggunakan teorema 2.1.4 ( ) ⋂ adalah himpunan terbuka. Karena ⋂ maka terbuka sehingga tertutup.

Definisi 2.1.15 (Shirali dan Vasudeva, 2006:72)

Misalkan himpunan bagian dari ruang metrik ( ). Himpunan

disebut closure (penutup) dari dan dinotasikan dengan ̅.

Contoh 2.1.12

Diberikan ruang metrik ( ) adalah jarak Euclides di dan himpunan

dengan 2 3. Titik limit adalah 2, maka ̅ * +.

Sebelum mempelajari tentang ruang metrik yang kompak perlu diketahui

terlebih dahulu tentang selimut. Pada definisi 2.1.16 didefinisikan suatu selimut

terbuka dari ruang metrik.

Definisi 2.1.16 (Shirali dan Vasudeva, 2006:84)

Diberikan ruang metrik ( ) dan adalah keluarga himpunan terbuka di .

, maka disebut selimut terbuka dari . Keluarga bagian dari yang

merupakan selimut terbuka dari disebut selimut bagian.

Contoh 2.1.13

Gabungan keluarga interval-interval terbuka pada * ( ) ( ) ( ) ( ) + adalah selimut terbuka di .

Definisi 2.1.17 (Shirali dan Vasudeva, 2006:171)

Ruang metrik ( ) dikatakan kompak jika setiap selimut terbuka dari

mempunyai suatu selimut bagian berhingga yaitu keluarga bagian berhingga * + sedemikian sehingga ⋃ .

Contoh 2.1.14

Diberikan himpunan bagian terbatas dari ruang metrik ( ). adalah

himpunan kompak

Bukti :

Misalkan * + dan selimut terbuka dari dengan * + maka ⋃ . Untuk ada , sedemikian sehingga

. Demikian juga untuk ada , sedemikian sehingga .

Berlaku seterusnya hingga untuk ada sedemikian sehingga

. Dengan demikian diperoleh keluarga bagian dari yaitu

{ }. Kerena memuat selimut bagian berhingga maka

Definisi 2.1.18 (Shirali dan Vasudeva, 2006:76)

Diberikan ruang metrik ( ) dan himpunan bagian tak kosong dari .

dikatakan terbatas jika terdapat sedemikian sehingga ( )

.

Definisi 2.1.18 mendefinisikan tentang keterbatasan suatu himpunan.

Himpunan yang terbatas adalah himpunan yang memiliki nilai maksimum

untuk setiap titik-titik pada himpunannya. Nilai maksimum jarak dalam definisi

2.1.18 ditandakan dengan suatu konstantan real . Selanjutnya, melalui

teorema 2.1.8 ditunjukkan bahwa himpunan kompak dari suatu ruang metrik

adalah tertutup dan terbatas. Melalui teorema 2.1.8 ini secara tidak langsung

menunjukkan bahwa adanya keterkaitan antara kekompakan, ketertutupan, dan

keterbatasan dari suatu himpunan.

Teorema 2.1.8 (Shirali dan Vasudeva, 2006:172)

Diberikan ruang metrik ( ) dan . Jika himpunan kompak dari ( ) maka tertutup dan terbatas.

Bukti :

Diberikan himpunan bagian kompak dari ruang metrik ( ) dan ,

. Untuk suatu bilangan real positif ( ) dipilih ( ) ( ) maka

terdapat bola buka ( ( )) dan ( ( )) sedemikian sehingga

( ( )) ( ( )) . Jelas bahwa ⋃ ( ( )). adalah himpunan kompak maka terdapat sedemikian sehingga ⋃ ( ( )). Untuk setiap bola buka ( ( ))

memenuhi ( ( )) ( ( )) . Misalkan ⋂ ( ( )) maka himpunan bagian terbuka dari yang memuat . Selanjutnya

dibuktikan bahwa . Jika maka ( ( )) untuk

suatu dalam * + dan ( ( )). Akibatnya ( ( ))

( ( )) maka kontradiksi dengan ( ( )) ( ( ))

sehingga tidak ada titik di yang dapat menjadi titik limit di . Akibatnya

semua titik di titik limit , sehingga tertutup.

Selanjutnya akan dibuktikan terbatas. Jika tidak terbatas maka

terdapat dan di sedemikian sehingga untuk sebarang bilangan positif , ( ) . Mengingat kembali untuk titik pusat bola buka di , untuk

jelas bahwa ⋃ ( ). Karena kompak maka terdapat sedemikian sehingga ⋃ ( ). Misalkan { ( ) }. Terdapat dan di sedemikian sehingga ( ) .

Karena maka terdapat dan sedemikian sehingga ( ) dan

( ). Menurut ketaksamaan segitiga diperoleh ( ) ( )

( ) ( ) . Kontradiksi dengan ( ) , sehingga

terbatas.

B. Ruang Fraktal

Pembahasan sebelumnya mempelajari ruang metrik dengan

himpunan-himpunan di yang dilengkapi dengan metrik , dan dengan beberapa

gabungan dari himpunan-himpunan kompak yang membentuk suatu ruang.

Ruang tersebut dilengkapi dengan metrik yang dinamakan metrik/jarak

Hausdorff. Ruang yang terbentuk dengan gabungan himpunan-himpunan

kompak yang dilengkapi dengan metrik Hausdorff tersebut dinamakan ruang

Fraktal. Pada definisi 2.2.1 berikut ini didefinisikan ( ) yang merupakan

ruang yang titik-titiknya (elemen-elemennya) merupakan himpunan bagian tak

kosong yang kompak.

Pada definisi 2.1.1 telah didefinisikan sebagai metrik pada . Pada

ruang fraktal himpunan yang dipakai bukan lagi tetapi ( ) yang telah

disinggung sebelumnya. Konsep jarak/metrik pada ( ) berbeda dengan jarak

pada . Definisi 2.2.2, 2.2.3, dan 2.2.4 mendefinisikan tentang pengertian jarak

pada ( ). Dari definisi-definisi jarak pada ( ) ini, diturunkanlah suatu

teorema yang menyatakan adalah suatu metrik pada ( ). Sehingga, jika

dalam ada sebagai metrik maka di dalam ( ) ada sebagai metriknya.

Definisi 2.2.1 (Barnsley, 1988:30)

Misalkan ( ) adalah ruang metrik lengkap. Kemudian ( ) didefinisikan

sebagai ruang yang titik-titiknya adalah himpunan bagian yang kompak dari

yang tak kosong.

Definisi 2.2.2 (Barnsley, 1988:30)

Diberikan ruang metrik lengkap ( ), dan ( ) didefinisikan

( ) * ( ) + kemudian ( ) disebut jarak dari titik ke

Definisi 2.2.3 (Barnsley, 1988:31)

Diberikan ruang metrik lengkap dan ( ) didefinisikan ( ) * ( ) +. ( ) adalah jarak dari himpunan ( ) ke

himpunan ( ).

Contoh 2.2.1

Tentukan ( ) jika ( ) adalah ( ) dengan jarak Euclides, dan

2 ( )

3 ⋃ * + Penyelesaian :

Infimum dari dicapai ketika yaitu . Jadi ( )

.

Contoh 2.2.2

Diketahui ( ) ruang metrik lengkap. Buktikan bahwa jika ( )

maka ( ) ( ) ( ) Bukti : ( ) * ( ) + * ( ) + * ( ) + ( ) ( ) Definisi 2.2.4 (Barnsley, 1988:34)

Diberikan ruang metrik lengkap ( ). Jarak Hausdorff antara titik dan di

( ) didefinisikan oleh

Teorema 2.2.1 (Edgar, 2008:72)

Diberikan ruang metrik . Fungsi Hausdorff adalah metrik pada ( ).

Bukti :

metrik jika memenuhi aksioma-aksioma pada definisi 2.1.1. Maka akan

dibuktikan memenuhi aksioma-aksioma tersebut.

( ) ( ) * ( ) ( )+ * ( ) ( )+ ( )

( ) Untuk maka terdapat sehingga dan . Jadi jelas bahwa

( ) . ( ) * ( ) + maka ( ) . Karena

( ) * ( ) ( )+ dan ( ) maka ( )

( ) ( ) * ( ) ( )+ ( ) * ( ) +

( ) Akan dibuktikan terlebih dahulu bahwa ( ) ( ) ( )

Ambil sebarang maka

( ) * ( ) + * ( ) ( ) + * ( ) + * ( ) + ( ) ( ) * ( ) + * ( ) + ( ) ( )

Jadi ( ) ( ) ( ) dengan cara yang sama akan diperoleh

juga bahwa ( ) ( ) ( )

Selanjutnya akan dibuktikan ( ) ( ) ( )

( ) * ( ) ( )+

* ( ) ( )+ * ( ) ( )+

( ) ( )

Berdasar ( ) ( ) ( ) dan ( ) terbukti bahwa metrik di ( ).

Himpunan ( ) yang dilengkapi dengan metrik atau dinotasikan

dengan ( ( ) ) ini disebut sebagai ruang fraktal.

C. Transformasi

Transformasi menjadi salah satu bagian yang penting dari Geometri

Fraktal. Secara khusus geometri fraktal dicirikan dengan transformasi Afin.

Pada bagian ini juga akan dibahas tentang similaritas. Similaritas dan Afin

menjadi sifat utama dari fraktal. Bangun fraktal seperti : Segitiga Sierpinski

dan Kurva Salju Von Koch dapat dibentuk melalui dua sifat ini. Sifat inilah

yang menyebabkan suatu bangun fraktal mempunyai kemiripan diri di setiap

skala.

a. Transformasi Afin

Transformasi Afin di diperoleh dengan menerapkan transformasi

linear dan diikuti dengan translasi. Transformasi Afin melibatkan beberapa

macam transformasi diantaranya : rotasi, translasi, dilatasi dan refleksi.

Gabungan dari transformasi tersebut membentuk transformasi baru yang

disebut dengan transformasi Afin. Sebelum membahas tentang transformsi

Afin, pada definisi 2.3.1 didefinisikan suatu transformasi dari ke .

Definisi 2.3.2 mendefinisikan suatu translasi yang perlu untuk diketahui

Definisi 2.3.1 (Crownover, 1995:62)

Suatu transformasi dari ke adalah suatu pemetaan yang memenuhi ( ) ( ) ( ) untuk setiap dan skalar

Contoh 2.3.1

Sebuah contoh transformasi linear di bidang

( ) ( ) ,

Jika disajikan dalam bentuk matriks sebagai berikut :

.0 1/ 0

1 0 1

Definisi 2.3.2 (Crownover, 1995:64)

Translasi pada adalah pemetaan dengan bentuk ( ) ,

dengan adalah ketetapan atau vektor konstan.

Berdasarkan pembahasan sebelumnya, setiap transformasi Afin

pada dapat direpresentasikan dengan matriks vektor sebagai berikut

( ) ,

Dalam menjadi

.0 1/ [ ] 0 1 0 1

Berikut ini adalah suatu gambar yang menunjukkan ilustrasi transformasi

Gambar 2.1 Contoh Afinitas

b. Similaritas

Ciri khas lain dari Geometri Fraktal selain Afin diri adalah similaritas

atau kesebangunan. Sebelum membahas tentang similaritas terlebih dahulu

perlu diketahui tentang pengertian Isometri. Similaritas lekat kaitannya

dengan isometri. Kemiripan (similaritas) penting untuk mengkonstruksi

bangun fraktal.

Definisi 2.3.3 (Crownover, 1995:65)

Transformasi disebut isometri jika memenuhi | ( )

( )| | |, .

Definisi 2.3.4 (Crownover, 1995:67)

Suatu transformasi disebut similar dengan rasio similaritas

jika memenuhi syarat berikut

| ( ) ( )| | |

Berikut ini adalah definisi similar untuk suatu transformasi di .

Definisi 2.3.5 (Barnsley, 1988:54)

Suatu transformasi disebut similar jika transformasi afin

yang mempunyai salah satu dari bentuk

0 1 0

1 0 1 0 1

0 1 0

1 0 1 0 1

Untuk translasi ( ) , bilangan real , dan sudut dengan

Dokumen terkait