3.1. Turunan Fungsi Trigonometri - II-3 Turunan Fungsi Trigonometri, Logaritmik, Eksponensial

1/6

3. Turunan Fungsi Trigonometri, Trigonometri

Inversi, Logaritmik, Eksponensial

3.1. Turunan Fungsi Trigonometri Jika y=sinx maka

Turunan fungsi trigonometri yang lain tidak terlalu sulit untuk dicari.

x

Contoh-Contoh Dalam Praktik Rekayasa. Berikut ini kita akan melihat turunan fungsi trigonometri

dalam rangkaian listrik.

1). Tegangan pada suatu kapasitor merupakan fungsi sinus vC = 200sin400t volt. Kita akan melihat bentuk arus yang mengalir pada kapasitor yang memiliki kapasitansi C = 2×10-6 farad ini.

Hubungan antara tegangan kapasitor vC dan arus kapasitor iC adalah

dt dv C i_C= C

Arus yang melalui kapasitor adalah

(

200sin400

)

0,160cos400 ampere

2/6 Sudaryatno Sudirham, Turunan Fungsi Trigonometri, Logaritmik, Eksponensial

watt 800 sin 16

400 sin 400 cos 32 400 cos 16 , 0 400 sin 200

t

t t t

t i

v

p_{C CC}

=

= ×

= =

Bentuk kurva tegangan dan arus terlihat pada gambar di bawah ini.

Pada waktu tegangan mulai naik pada t = 0, arus justru sudah mulai menurun dari nilai maksimumnya. Dengan kata lain kurva arus mencapai nilai puncak-nya lebih dulu dari kurva tegangan; dikatakan

bahwa arus kapasitor mendahului tegangan kapasitor. Perbedaan kemunculan ini disebut perbedaan fasa yang untuk kapasitor besarnya adalah 90o; jadi arus mendahului tegangan dengan beda fasa sebesar 90o.

Kurva daya bervariasi secara sinusoidal dengan frekuensi dua kali lipat dari frekuensi tegangan maupun arus. Variasi ini simetris terhadap sumbu waktu. Kapasitor menyerap daya selama setengah perioda dan memberikan daya selama setengah perioda berikutnya. Secara keseluruhan tidak akan ada penyerapan daya netto; daya ini disebut daya reaktif.

2). Arus pada suatu inductor L = 2,5 henry merupakan fungsi sinus terhadap waktu sebagai iL =

−0,2cos400t ampere. Berapakah tegangan antara ujung-ujung induktor dan daya yang diserapnya ?

Hubungan antara tegangan induktor vL dan arus induktor iL adalah

dt di L v_L= L

(

t

)

t t

dt d dt

di L

v_L = L =2,5× −0,2cos400 =2,5×0,2×sin400 ×400=200sin400

Daya yang diserap inductor adalag tegangan kali arusnya.

W 800 sin 20

400 cos 400 sin 40 ) 400 cos 2 . 0 ( 400 sin 200

t

t t

t t

i v p_{L LL}

− =

− = −

× =

=

Kurva tegangan, arus, dan daya adalah sebagai berikut.

Kurva tegangan mencapai nilai puncak pertama-nya lebih awal dari kurva arus. Jadi tegangan mendahului arus atau lebih sering dikatakan bahwa arus ketinggalan dari tegangan (hal ini merupakan kebalikan dari kapasitor). Perbedaan fasa di sini juga 90o, artinya arus ketinggalan dari tegangan dengan sudut fasa 90o.

Daya bervariasi secara sinus dan simetris terhadap sumbu waktu, yang berarti tak terjadi transfer energi netto; ini adalah daya reaktif.

-200 -100

0 100 200

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

C

C C vC

iC pC

t [detik]

vL iL

pL L

L L

t[detik]

-200 -100 0 100 200

3/6

3.2. Turunan Fungsi Trigonometri Inversi

4/6 Sudaryatno Sudirham, Turunan Fungsi Trigonometri, Logaritmik, Eksponensial

3.3. Fungsi Trigonometri Dari Suatu Fungsi

5/6

3.4. Turunan Fungsi Logaritmik

Walaupun kita belum membicarakan tentang integral, kita telah mengetahui bahwa fungsi f(x)=lnx

didefinisikan melalui suatu integrasi (lihat bahasan tentang fungsi logaritmik sub-bab 8.1)

) 0 ( 1 ln ) (

1 >

=

=

∫

dt x

t x x

f x

y = ln x adalah luas bidang yang dibatasi oleh kurva (1/t) dan sumbu-t, di selang antara t = 1 dan t = x pada Gb.11.1.

Gb.3.1. Definisi lnx dan turunan lnx secara grafis.

Kita lihat pula

   

  ∆ = ∆

− ∆ +

∫

_xx+∆x dt t x

x x x

x ) ln( ) 1 1

ln( _(3.3)

Apa yang berada dalam tanda kurung (3.3) adalah luas bidang yang dibatasi oleh kurva (1/t) dan sumbu-t, antara t = x dan t = x + ∆x. Luas bidang ini lebih kecil dari luas persegi panjang (∆x × 1/x). Namun jika ∆x makin kecil, luas bidang tersebut akan makin mendekati (∆x × 1/x); dan jika ∆x mendekati nol luas tersebut sama dengan (_∆x × 1/x). Pada keadaan batas ini (3.3) akan bernilai (1/x). Jadi

x dx

x dln 1

= (3.4)

Jika v adalah v = f(x), kita mencari turunan dari lnv dengan memanfaatkan kaidah rantai. Kita ambil contoh: v=3x2+4

4 3

6 ) 4 3 ( 4 3

1 ln

ln

2 2

2 = ₊

+ +

= =

x x dx

x d x dx dv dv

v d dx

v d

Soal-Soal: Carilah turunan fungsi-fungsi berikut.

) ln(ln

; ) ln(cos

; 2 2 ln ; ) 2

ln( 2 y x y x

x x y

x x

y = =

+ = +

=

3.5. Turunan Fungsi Eksponensial Fungsi eksponensial berbentuk

x

e

y= (3.5)

Persamaan (3.5) berarti lny=xlne=x, dan jika kita lakukan penurunan secara implisit di kedua sisinya akan kita dapatkan

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4

x

y

1/x 1/t

ln(x+∆x)−lnx

6/6 Sudaryatno Sudirham, Turunan Fungsi Trigonometri, Logaritmik, Eksponensial

1 1

ln _{= =}

dx dy y dx

y

d _atau x

e y dx dy

=

= (3.6)

Jadi turunan dari ex adalah ex itu sendiri. Inilah fungsi eksponensial yang tidak berubah terhadap operasi penurunan yang berarti bahwa penurunan dapat dilakukan beberapa kali tanpa mengubah bentuk fungsi. Turunan-turunan dari _y=ex _adalah

x

e

y′= y′′=ex y′′′=ex dst.

Formula yang lebih umum adalah jika eksponennya merupakan suatu fungsi, v=v(x).

dx dv e dx dv dv de dx

dev ₌ v _{= v}

(3.7)

Kita ambil contoh: y e x

1 tan− =

2 tan 1

tan

1

tan 1

1

x e dx

x d e dx

dy x x

+ = =

−