APLIKASI INTEGRAL
9
2 x y
Luas daerah di bawah kurva berdsar prinsip Riemaan 2
x
y
Indikator 1 Indikator 2 x x y 2 4PENERAPAN INTEGRAL
Volume benda putar, jika kurva diputar mengelilingi sumbu Y
= = 2(2)3 – 2(2)2 – [2(-1)3 – 2(-1)2] = 16 – 8 + 2 + 2 = 12
2 1 2 4 dx 6x x
2 3 2 2
21 x xHitunglah nilai dari
2 1 2 4 dx 6x x Contoh 1 : Jawab
Misalkan f adalah fungsi yang kontinyu pada selang [a, b] dan misalkan F adalah anti turunan dari f pada selang tersebut, maka berlaku :
Untuk meringkas penulisan, F(b) – F(a) dinotasikan sebagai Teorema Dasar Kalkulus
) ( F ) ( F ) (x dx b a f b a
b ax)
(
F
Secara geometri definisi integral Riemaan di atas dapat diartikan sebagai luas daerah di bawah kurva y = f(x) pada interval [a, b].
y x 0 a x b y a x 0 b b a dx x f( )
Jumlah Luas Partisi Berubah Menjadi Integral
Tentukan limitnya n ) (x f n i 1f(xi)xi ) (x f Luas Daerah i n i i n b a x x f dx x f L 1 ) ( ) ( lim
Kegiatan pokok dalam menghitung luas daerah dengan integral tentu adalah: 1. Gambar daerahnya.
2. Partisi daerahnya
3. Aproksimasi luas sebuah partisi Li f(xi) xi
4. Jumlahkan luas partisi L f(xi) xi
5. Ambil limitnya L = lim f(xi) xi 6. Nyatakan dalam integral
x 0 y ) (x f y a xi xi ) (xi f Li a f x dx 0 ( ) L
Hitunglah luas daerah tertutup yang dibatasi kurva y = x2, sumbu x, dan garis x = 3 Contoh 1. Langkah penyelesaian : 1. Gambarlah daerahnya 2. Partisi daerahnya 3. Aproksimasi luasnya Li xi2 x i 4. Jumlahkan luasnya L xi2 x i
5. Ambil limit jumlah luasnya L = lim xi2 x
i
6. Nyatakan dalam integral dan hitung nilainya y 0 x 3 2 ) (x x f dx x 3 0 2 L 9 0 3 3 3 3 0 3 3
L
x
Li xi xi 2 i x Luas Daerah JawabHitunglah luas daerah tertutup yang dibatasi kurva y = x2, sumbu Y, dan garis y = 4 Contoh 2. Langkah penyelesaian : 1. Gambarlah daerahnya 2. Partisi daerahnya 3. Aproksimasi luasnya L xi.y 4. Jumlahkan luasnya L y. y 5. Ambil limit jumlah luasnya
L = lim y. y
6. Nyatakan dalam integral dan hitung nilainya y 0 x 4 dy y
4 0 . L 3 168
.
3
2
3
2
L
4 0 2 3
y
Jawab xi 2 ) (x x f y y
Langkah penyelesaian:
1. Gambar dan Partisi daerahnya 2. Aproksimasi : Li (4xi - xi2)x i dan Aj -(4xj - xj2)x j 3. Jumlahkan : L (4xi - xi2)xi dan A -(4xj - xj2)x j
4. Ambil limitnya L = lim (4xi - xi2)x i
dan A = lim -(4xj - xj2)x j
5. Nyatakan dalam integral
y 0 4 6 x 2 4 ) (x x x f dx x x 4 0 2) 4 ( L
x
x
dx
6 4 2)
4
(
A
xi Li xi xj Aj xj 2 4xixi ) 4 ( 0 xx2 Luas DaerahHitunglah luas daerah tertutup yang dibatasi kurva y = 4x - x2, sumbu x,
dan garis x = 6
Contoh 3.
dx x x 4 0 2) 4 ( L
dx
x
x
6 4 2)
4
(
A
y 0 4 6 x 2 4 ) (x x x f xi Li xi xj Aj xj 2 4xixi ) 4 ( 0 xx2
4 0 3 31 2 2 L x x 3 64 3 31 2 (4) 0 32 ) 4 ( 2 L
6 4 3 3 1 22
A
x
x
3
3 1 2 3 3 1 2)
4
(
)
4
(
2
)
6
(
)
6
(
2
A
3 64 3 21632
72
A
40
A
1523
3
1
21
40
32
daerah
Luas
1523 3 64
Luas Daerah
Kesimpulan :
b ady
x
L
.
b adx
y
L
.
y 0 x y y x 0 ) (x f y xi xi ) (xi f yLUAS DAERAH ANTARA DUA KURVA
Perhatikan kurva y = f(x) dan y = g(x) dengan f(x) > g(x) pada selang [a, b] di bawah ini. Dengan menggunakan cara : partisi, aproksimasi, jumlahkan, ambil limitnya, integralkan, maka dapat ditentukan luas daerah antara dua kurva tersebut.
Langkah penyelesaian: 1. Partisi daerahnya 2. Aproksimasi : Li [ f(x) – g(x) ] x 4. Jumlahkan : L [ f(x) – g(x) ] x 5. Ambil limitnya : L = lim [ f(x) – g(x) ] x
6. Nyatakan dalam integral tertentu
y b a ) (x f y ) (x g y 0 x Li x x ) ( ) (x g x f
f
x
g
x
dx
b a
(
)
(
)
L
Hitunglah luas daerah tertutup yang dibatasi kurva y = x2 dan garis y = 2 - x
Contoh 4.
Langkah penyelesaian:
1. Gambar daerahnya
2. Tentukan titik potong kedua kurva
x2 = 2 – x x2 + x – 2 = 0 (x + 2)(x – 1) = 0
diperoleh x = -2 dan x = 1 3. Partisi daerahnya
4. Aproksimasi luasnya Li (2 - x - x2)x
5. Nyatakan dalam integral tertentu
dx x x 1 2 2) 2 ( L 0 x 1 2 -1 -2 -3 2 x y x y 2 y 1 2 3 4 5 Li x x 2 ) 2 ( x x Luas Daerah Jawab
dx x x 1 2 2) 2 ( L 0 x 1 2 -1 -2 -3 2 x y x y 2 y 1 2 3 4 5 Li x x 2 ) 2 ( x x
1 2 3 2 3 22
L
x
x
x 133 (22)2 (32)3 2 2 1 2( 2) ) 1 ( 2 L
83
3 1 21 4 2 2 L 3 8 31 2 1 4 2 2 L 21 21 4 5 L Untuk kasus tertentu pemartisian secara vertikal menyebabkan ada dua bentuk integral. Akibatnya
diperlukan waktu lebih lama untuk menghitungnya. ) (x f y y a b Li x x ) ( ) (x gx f ) ( 2 xf Ai 0 x ) (x g y
Luas daerah =
a
f
x
dx
0)
(
2
b
adx
x
g
x
f
(
)
(
)
Luas DaerahJika daerah tersebut dipartisi secara horisontal, maka akan diperoleh satu bentuk integral yang menyatakan luas daerah tersebut. Sehingga penyelesaiannya menjadi lebih sederhana dari sebelumnya.
) ( ) (x x f y f y y 0 x ) ( ) (x x g y g y Luas daerah =
d c dy y f y g( ) ( ) Li y c d ) ( ) (y f y g Hitunglah luas daerah di kuadran I yang dibatasi kurva y2 = x, garis x + y = 6,
dan sumbu x
Contoh 5.
Langkah penyelesaian:
1. Gambar daerahnya
2. Tentukan titik potong kedua kurva
y2 = 6 – y y2 + y – 6 = 0 (y + 3)(y – 2) = 0
diperoleh y = - 3 dan y = 2 3. Partisi daerahnya
4. Aproksimasi luasnya Li (6 - y - y2)y
5. Nyatakan dalam integral tertentu Luas daerah = 2
0 2 6 y y dy 2 y x y x 6 2 y 6 x 0 6 Li y y 2 ) 6 ( y y Luas Daerah JawabLuas daerah =
2 0 2 6 y y dy 2 y x y x 6 2 y 6 x 0 6 Li y y 2 ) 6 ( y y Luas daerah = 2 0 3 3 2 2 6 y y y Luas daerah = 0 3 3 2 2 4 ) 2 ( 6 Luas daerah = 3 8 2 12 Luas daerah = 3 22PENERAPAN INTEGRAL
Suatu daerah jika di putar
mengelilingi garis tertentu sejauh 360º, maka akan terbentuk suatu benda putar. Kegiatan pokok dalam menghitung volume benda putar dengan integral adalah: partisi,
aproksimasi, penjumlahan,
pengambilan limit, dan menyatakan
Volume Benda Putar Dalam menentukan volume benda putar yang harus diperhatikan adalah bagaimana bentuk sebuah partisi jika diputar. Berdasarkan bentuk partisi tersebut, maka metode yang digunakan untuk menentukan volume benda putar dibagi menjadi :
1. Metode cakram 2. Metode cincin
3. Metode kulit tabung
y 0 x y x 0 1 2 x -2 -1 y 1 2 3 4
RUMUS DASAR TABUNG :
>> LUAS PERMUKAAN TABUNG
L = 2 x
π
x jari-jari x tinggi
L = 2 π r t
>> VOLUME TABUNG
V = luas alas x tinggi
V =
π
x (jari-jari)
2x tinggi
Volume Benda Putar
Metode cakram yang digunakan
dalam menentukan volume
benda putar dapat dianalogikan
seperti menentukan volume
mentimun dengan
memotong-motongnya sehingga tiap
Bentuk cakram di samping dapat dianggap sebagai tabung dengan jari-jari r = f(x), tinggi h = x. Sehingga
volumenya dapat diaproksimasi sebagai
V r2h atau V f(x)2x.
Dengan cara jumlahkan, ambil limitnya, dan nyatakan dalam integral diperoleh: V f(x)2 x V = lim f(x)2 x dx x f a 0 2 )] ( [ v
x h=x x x y 0 x y x a ) (x f ) (x f rdx
y
a
0 2V
Volume Benda Putar x h=x x x y 0 x y x a ) (x f ) (x f r
dx
y
a.
V
0 2
x h=y ) ( y f x r y y y x ) ( ) (x x f y f y x y ) (x f ydy
x
a
0 2.
V
Hitunglah volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi kurva y = x2 + 1,
sumbu x, sumbu y, garis x = 2 diputar mengelilingi sumbu x sejauh 360º.
Contoh 6.
Langkah penyelesaian:
1. Gambarlah daerahnya 2. Buat sebuah partisi 3. Tentukan ukuran dan
bentuk partisi
4. Nyatakan dalam bentuk integral. y 2 x 1 2 x x 1 2 x y 1 y h=x x x 1 2 x r x Jawab dx y V
2 0 . 2
dxx
V
2 0 2 2)
1
(
Volume Benda Putar y h=x x x 1 2 x r dx
x
V
2 0 2 2)
1
(
dx
x
x
V
2 0 2 4)
1
2
(
2 0 3 3 2 5 51x
x
x
V
(
32
5
16
3
2
0
)
13
15
11
V
d xy
V
2 0 . 2
Hitunglah volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi kurva y = x2,
sumbu y, garis y = 2 diputar mengelilingi sumbu y sejauh 360º.
Contoh 7.
Langkah penyelesaian:
1. Gambarlah daerahnya 2. Buatlah sebuah partisi
3. Tentukan ukuran dan bentuk partisi
4. Aproksimasi volume partisi yang diputar, jumlahkan, ambil
limitnya, dan nyatakan dalam bentuk integral. 2 y y 2 x y x y y x y h=y y y r Jawab
Volume Benda Putar dy
y
V
2 0
2 0 2 21y
V
)
0
4
(
21
V
x y h=y y y r 2 dyy
V
2 0
2
V
dy
x
V
2 0 2.
y = x2Metode cincin yang digunakan
dalam menentukan volume
benda putar dapat
dianalogikan seperti
menentukan volume bawang
bombay dengan
memotong-motongnya yang potongannya
berbentuk cincin.
Volume Benda Putar
Menghitung volume benda putar
dengan menggunakan metode
cincin dilakukan dengan
memanfaatkan rumus volume
cincin seperti gambar di samping,
yaitu V=
(R
2– r
2)h
h r R dan
b adx
y
y
V
12 22.
b ady
x
x
V
12 22.
Hitunglah volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi kurva y = x2 dan garis y = 2x diputar mengelilingi sumbu x sejauh 360º.
Contoh 8.
Langkah penyelesaian:
1. Gambarlah daerahnya 2. Buat sebuah partisi 3. Tentukan ukuran dan
bentuk partisi
4. Aproksimasi volume partisi yang diputar, jumlahkan, ambil limitnya, dan
nyatakan dalam bentuk integral. 4 y y = 2x 2 2 x y x x x x2 2x y x Jawab
Volume Benda Putar y x 4 y y = 2x 2 2 x y x x x r=x2 R=2x V (R2 – r2) h V [ (2x)2 – (x2)2 ] x dx x x V 2 0 4 2 ) 4 (
2 0 5 51 3 3 4 x x V
)
(
323
325
V
) (1601596
V
1564 Vdx
y
y
V
2 0 2 2 2 1)
(
Hitunglah volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi kurva y = x2 , garis x = 2, dan sumbu x diputar mengelilingi sumbu y sejauh 360º.
Contoh 9.
Langkah penyelesaian:
1. Gambarlah daerahnya 2. Buatlah sebuah partisi
3. Tentukan ukuran dan bentuk partisi. 4. Aproksimasi volume partisi yang
diputar, jumlahkan, ambil limitnya,
dan nyatakan dalam bentuk integral. 0
x 1 2 x x 2 x y x2 y 1 2 3 4 Jawab
Volume Benda Putar
Metode kulit tabung yang
digunakan untuk menentukan
volume benda putar dapat
dianalogikan seperti
menentukan volume roti pada
gambar disamping.
r r h h 2r Δr V = 2rhΔr a b
b adx
y
x
V
2
.
.
Volume Benda Putar 0 x 1 2 x x 2 x y x2 y 1 2 3 4 r = x x h = x2 0 x 1 2 1 2 y 1 2 3 4 V 2rhx V 2(x)(x2)x V 2x3x V = lim 2x3x dx x V 2 0 3 2