12-1-3-modul-matriks.pdf

(1)

MODUL

MATEMATIKA

MATRIKS

( MAT 12.1.3 )

Disusun Oleh :

Drs. Pundjul Prijono

Nip. 19580117.198101.1.003

PEMERINTAH KOTA MALANG

DINAS PENDIDIKAN

SMA NEGERI 6

(2)

STANDAR KOMPETENSI:

3. Menggunakan konsep matriks, vektor, dan transformasi dalam pemecahan masalah.

Kompetensi Dasar :

3.1 Menggunakan sifat-sifat dan operasi matriks untuk menunjukkan bahwa suatu matriks persegi merupakan invers dari matriks persegi lain

3.2 Menentukan determinan dan invers matriks 2 x 2

3.3 Menggunakan determinan dan invers dalam penyelesaian sistem persamaan linear dua variabel

KOMPETENSI : MENERAPKAN KONSEP MATRIKS

SUB KOMPETENSI (J) KRITERIA KINERJA LINGKUP MATERI BELAJAR

MATERI POKOK PEMBELAJARAN

SIKAP PENGETAHUAN KETERAMPILAN

1. Mendeskripsikan macam-macam matriks  Matriks dibedakan menurut jenisnya  Macam-macam matriks  Teliti dan cermat dalam menerapkan konsep matriks  Pengertian matriks, notasi matriks, baris, kolom, elemen dan ordo matriks  Jenis-jenis matriks  Mengoperasikan matriks 2. Menyelesaikan operasi matriks  Operasi matriks diselesaikan dengan menggunakan aturan yang berlaku  Operasi matriks  Penyelesaian operasi matriks:  Penjumlahan dan pengurangan  Transpos matriks  Perkalian skalar dengan matriks  Perkalian matriks dengan matriks 3. Menentukan determinan dan invers matriks  Determinan dan invers matriks ditentukan dengan aturan yang berlaku  Determinan dan invers matriks  Determinan matriks  Minor, kofaktor dan

adjoin matriks  Invers matriks  Penyelesaian sistem persamaan linear dengan menggunakan matriks

(3)

A. Deskripsi

Dalam modul ini anda akan mempelajari Pengertian matriks, notasi matriks, baris kolom, elemen dan ordo matriks, jenis-jenis matriks, kesamaan matriks, tranpose matriks. Anda juga mempelajari penyelesaian operasi matriks: penjumlahan, dan pengurangan, perkalian skalar dengan matriks, perkalian matriks dengan matriks, determinan matriks, minor, kofaktor dan adjoin matriks dan invers matriks. Anda juga mempelajari penyelesaian sistem persamaan linier dengan menggunakan matriks.

B. Prasyarat

Prasyarat untuk mempelajari modul ini adalah anda harus sudah mempelajari relasi dan fungsi, persamaan serta operasi pada bilangan real. Semua materi prasyarat tersebut terdapat dalam modul Relasi dan Fungsi, persamaan dan pertidaksamaan dan bilangan real.

C. Petunjuk Penggunaan Modul

a. Pelajari daftar isi serta skema kedudukan modul dengan cermat dan teliti karena dalam skema modul akan nampak kedudukan modul yang sedang Anda pelajari ini antara modul-modul yang lain.

b. Perhatikan langkah-langkah dalam melakukan pekerjaan dengan benar untuk

mempermudah dalam memahami suatu proses pekerjaan, sehingga diperoleh hasil yang optimal.

c. Pahami setiap teori dasar yang akan menunjang penguasaan materi dengan membaca secara teliti. Bilamana terdapat evaluasi maka kerjakan evaluasi tersebut sebagai sarana latihan.

d. Jawablah tes formatif dengan jawaban yang singkat dan jelas serta kerjakan sesuai dengan kemampuan Anda setelah mempelajari modul ini.

e. Bila terdapat penugasan, kerjakan tugas tersebut dengan baik dan bilaperlu konsultasikan hasil penugasan tersebut kepada guru/instruktur.

f. catatlah semua kesulitan Anda dalam mempelajari modul ini untuk ditanyakan pada guru/instruktur pada saat tatap muka. Bacalah referensi lain yang ada hubungan dengan

(4)

D. Tujuan Akhir

Setelah mempelajari modul ini diharapkan Anda dapat:

1. Memahami pengertian matriks, notasi matriks, baris kolom, elemen dan ordo matriks, jenis-jenis matriks, kesamaan matriks, tranpose matriks.

2. menyelesaikan operasi matriks: penjumlahan, dan pengurangan, perkalian skalar dengan matriks, perkalian matriks dengan matriks, determinan matriks, minor, kofaktor dan adjoin matriks dan invers matriks.

3. Menyelesaikan sistem persamaan linier dengan menggunakan matriks.

1. Kegiatan Belajar 1 ( Pengertian Matriks )

a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran

Setelah mempelajari uraian kegiatan belajar ini, anda diharapkan :

1) Memiliki pemahaman mengenai pengertian matriks 2) Dapat membedakan antara baris dan kolom matriks 3) Mengetahui elemen-elemen suatu matriks

4) Dapat menuliskan notasi-notasi matriks 5) Dapat menyebutkan ordo suatu matriks

b. Uraian Materi

NOTASI MATRIKS

Bentuk umum matriks: Matriks adalah susunan segi empat siku-siku dari bilangan yang diatur berdasarkan baris dan kolom/lajur. Bilangan-bilangan dalam susunan tersebut dinamakan

entri dalam matriks atau disebut juga elemen atau unsur.

1) Pengertian Matriks

Dalam kehidupan sehari-hari dan dalam matematika, berbagai keterangan seringkali disajikan dalam bentuk matriks.

(5)

Keadaan Siswa Kelas 1 pada tanggal 1 Maret 2004

S = Sakit I = Ijin T = Tanpa Keterangan

Kelas I A Kelas I B Kelas I C 2 1 3 1 3 2 1 2 1 Contoh 2.

Daftar Campuran Bahan untuk Membuat Kue

Gula Mentega Tepung

Roti I Roti II Roti III Roti IV 1 1 2 2 2 2 3 4 3 5 7 6

Apabila dari daftar tabel Contoh 1 dan 2 tersebut, kepala kolom dan baris dihilangkan, kemudian susunan lambang bilangan itu diberi tanda kurung atau kurung siku, maka susunan itu disebut matriks.

Matriks contoh 1 ialah

          1 2 3 2 3 1 1 1 2

Matriks contoh 2 ialah

            6 4 2 7 3 2 5 2 1 3 2 1 baris k o l o m baris baris baris k o l o m k o l o m k o l o m

(6)

Jadi, matriks adalah susunan berbentuk persegi panjang dari bilangan-bilangan yang diatur pada baris dan kolom (lajur) dan diletakkan di dalam dua kurung biasa atau kurung siku.

2) Elemen Suatu Matriks

Pada matriks           12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

, setiap bilangan dalam matriks diatas

dinamakan elemen matriks. Setiap elemen ditentukan dengan menyatakan baris dan kolom yang memuat bilangan itu. Pada matriks di atas bilangan 7 adalah elemen baris kedua kolom ketiga. Elemen-elemen pada kolom kedua adalah bilangan-bilangan 2, 6 dan 10.

Bentuk umum sebuah matriks adalah :

            mn m m n n a a a a a a a a a        2 1 2 22 21 1 12 11

amn adalah elemen atau unsur pada matriks yang terletak pada baris ke

m dan kolom ke n

3) Notasi Matriks

Suatu matriks dinyatakan dengan sebuah huruf kapital.

Misalnya A = _      6 3 2 3 5 8 , B = _       2 1 4 5 4) Ordo Matriks

Ordo suatu matriks ditentukan oleh banyaknya baris diikuti banyaknya kolom. Contoh : A = _      6 3 2 3 5 8 , B = _       2 1 4 5

Matriks A mempunyai 2 baris dan 2 kolom, maka dikatakan ordonya 23 (dibaca “2 kali 3”) dan ditulis A23 atau A(23).

Jika banyaknya baris suatu matriks sama dengan banyaknya kolom, maka matriks itu disebut matriks bujur sangkar. Karena istilah bujur

(7)

sangkar disesuaikan menjadi persegi, maka dapat pula disebut dengan matriks persegi. Matriks B adalah matriks persegi dengan ordo 2.

b. Rangkuman Uraian Kegiatan Belajar 1

 Matriks adalah susunan berbentuk persegi panjang dari bilangan-bilangan-bilangan yang diatur pada baris dan kolom (lajur), serta diletakkan di dalam dua kurung biasa atau kurung siku

 Bentuk umum sebuah matriks adalah :

            mn m m n n a a a a a a a a a        2 1 2 22 21 1 12 11

amn adalah elemen atau unsur pada matriks yang terletak pada baris ke

m dan kolom ke n

Ordo suatu matriks ditentukan oleh banyaknya baris diikuti dengan banyaknya kolom.

Matriks A mempunyai 2 baris dan 3 kolom, maka dikatakan ordonya 2×3 (dibaca “2×3”) dan ditulis A2×3 atau A(2×3)

Jika banyaknya baris suatu matriks sama dengan banyaknya kolom, maka matriks itu disebut matriks persegi.

Contoh : B = _      d c b a

adalah matriks persegi dengan ordo 2

B. Kegiatan Modul 12.1.3.1

Kerjakan soal-soal berikut supaya anda lebih memahami uraian materi kegiatan belajar 1. Jangan membaca/melihat petunjuk mengerjakan latihan ( kunci jawaban ) sebelum anda coba mengerjakannya. Petunjuk untuk mengerjakan latihan hanya sebagai panduan bila anda mengalami kesulitan menjawab soal berikut ini.

(8)

1. Diketahui matriks           0 9 1 5 6 2 7 3 8 4 2 1

a) Sebutkanlah banyaknya baris dan kolom b) Sebutkanlah elemen-elemen baris kedua c) Sebutkanlah elemen-elemen kolom ketiga

d) Tulislah elemen matriks yang seletak pada baris kedua dan kolom keempat

e) Nyatakanlah baris dan lajur yang menentukan letak elemen 4, 7 dan 2

2. Hasil pertandingan sepak bola adalah sebagai berikut : Kesebelasan Main Menang Seri Kalah Memasukkan

Gol Kemasukan Gol Nilai Persija Jakarta 5 2 1 2 15 15 5 Persib Bandung 5 2 1 2 12 11 5 PSMS Medan 5 2 2 1 13 12 6 Persebaya Surabaya 5 2 0 3 13 16 4 PSM Makassar 5 3 0 2 16 11 6 PSS Sleman 5 2 0 3 12 16 4

Dari matriks yang diperoleh :

a) Berapa banyaknya baris dan banyaknya kolom ? b) Pada baris atau kolom mana :

 Semua elemennya sama

 Semua elemennya lebih dari 11  Semua elemennya genap

3. Diketahui matriks P=

a. Berapakah ukuran matriks P?

b. Tentukan mana yang merupakan baris 1, baris 2, baris 3 kolom 4, kolom 5 baris 1

c. Tentukan P11, P31, P23, P15, P35

3 -2 9 7 11 11 5 0 -4 2 3 7 3 5 -1

(9)

Jika anda sudah menyelesaikan kegiatan 1 cocokkan jawaban anda pada kunci jawaban yang berada dibelakang modul ini. Setelah anda cocokkan berilah nilai kegiatan anda didalam mengerjakan kegiatan 1

 Jika nilai perolehan < 75 , artinya anda belum paham tentang pengertian matriks, maka anda harus mengulang kembali membaca dan memahami konsep tentang pengertian matriks.

 Jika nilai perolehan ≥ 75 maka anda boleh meneruskan pada kegiatan modul berikut ini.

 Kegiatan Belajar 2 ( Macam-macam Matriks)

1. Tujuan Kegiatan Belajar 2

Setelah mempelajari uraian kegiatan belajar ini diharapkan anda :

1) Dapat menyebutkan macam-macam matriks (matriks baris, matriks kolom, matriks persegi/bujursangkar, matriks segitiga)

2) Dapat mengidentifikasi dua matriks yang sama

3) Memiliki kemampuan untuk menunjukkan transpos suatu matriks

2. Uraian Materi Kegiatan Belajar 2

a. Macam-macam matriks

Matriks dibedakan berdasarkan berbagai susunan entri dan bilanganpada entrinya. Sehingga matriks dibedakan sebagai berikut:

 Matriks Baris

Matriks yang hanya memiliki elemen satu baris Contoh :



0 1 1



,



3 2 5 1



 Matriks Kolom (Lajur)

(10)

Contoh :           c b a ,               1 1 1 1

 Matriks Persegi (Bujursangkar)

Matriks yang banyaknya baris sama dengan banyaknya kolom

Contoh : _      6 5 4 3 ,             p o n m l k j i h g f e d c b a  Matriks Segitiga

Matriks persegi yang dipisahkan oleh diagonal, dengan elemen-elemen 0 pada separuh bagiannya

Contoh : _      0 5 4 3

, ( Matriks segitiga atas )

            p o n m l k j h g d 0 0 0 0 0 0

(Matriks segitiga bawah )

 Matriks Diagonal

Matriks persegi berordo n dengan elemen-elemen matriks dibawah dan diatas diagonal utama bernilai 0

Contoh :

2 0 0

0 3 0

0 0 4

 Matriks Identitas/Matriks Satuan (I)

I =













1

0

1

I =













1

0

1

0

1

(11)

b. Kesamaan Matriks

Dua matriks A dan B disebut sama, jika  Ordonya sama, dan

 Elemen-elemen yang bersesuaian (seletak) sama Contoh :                  2 6 1 2 4 3 12 3 1 2 4 , tetapi _             3 4 1 2 3 1 2 4

sebab walaupun elemen-elemen

kedua matriks itu sama, tetapi letak elemen-elemen itu berbeda, sehingga elemen-elemen yang bersesuaian tidak sama.

c. Transpos suatu Matriks

Dari matriks A dapat di bentuk matriks baru dengan cara baris 1 matriks A ditulis menjadi kolom 1 matriks baru, baris 2 matriks A dijadikan kolom 2 matriks baru, dan seterusnya.

Matriks baru yang diperoleh disebut transpos dari matriks A dan dinyatakan dengan AT (di baca “transpos A”). Baris-baris matriks A menjadi kolom-kolom matriks AT, dan kolom-kolom matriks A menjadi baris-baris matriks AT.

Contoh : Jika A =           6 3 5 2 4 1 , maka AT = _      6 5 4 3 2 1

Dari matriks tranpose ini, muncul istilah matriks simetrik (setangkup). Hal ini terjadi misalkan A suatu matriks, jika A = 𝐴𝑇 _{maka A disebut matriks}

simetrik/setangkup.

3. Rangkuman Uraian Kegiatan Belajar 2

 Matriks baris adalah matriks yang hanya mempunyai elemen satu baris  Matriks kolom adalah matriks yang hanya mempunyai elemen satu kolom  Matriks persegi adalah matriks yang banyaknya baris sama dengan

banyaknya kolom

(12)

 Ordonya sama, dan

 Elemen-elemen yang bersesuaian (seletak) sama

 Transpos suatu matriks adalah matriks baru yang baris-barisnya merupakan kolom-kolom matriks semula

4. Kegiatan Modul 12.1.3.2

1. Matriks-matriks berikut ini manakah yang sama ?

A =



1 2 3



B =



3 2 1



C =



1 2 3



D = _      4 3 2 1 E = _          4 3 2 1 F = _      4 2 3 1 G = _      4 2 3 1

2. Tentukanlah x dan y berikut ini

a) _             3 0 8 1 3 0 2 y x b) _               1 5 2 3 y x c)



3x y

 

 12 2



3. Tulislah transpose dari setiap matriks pada soal no. 1 dan sebutkan ordo setiap matriks transpose itu

4. P =      y x 3 5 dan Q =      2 5 3 4

Jika PT = Q, tentukanlah x dan y.

5. Diketahui persamaan matriks sebagai berikut : = Carilah x1 , x2 , x3 , x4 4 5 3 2 x1 6 -1 2 x2+3 x3+1 5 3 2 4 1/2x4 -1 2 5

(13)

6. Carilah AT_{jika A}

a. b. c.

d.

 Jika nilai perolehan < 75 , artinya anda belum paham tentang macam-macam matriks dan operasinya, maka anda harus mengulang kembali membaca dan memahami konsep tentang macam-macam matriks dan operasinya.

3. Kegiatan Belajar 3 ( Penjumlahan dan Pengurangan Matriks) a. Tujuan Kegiatan Belajar 3

Setelah mempelajari uraian kegiatan belajar ini, anda diharapkan : 1) Memahami pengertian dan syarat penjumlahan matriks

2) Memahami pengertian lawan suatu matriks 3) Mengenal definisi penjumlahan matriks

b. Uraian Materi Kegiatan Belajar 3

Agar pengertian dan syarat penjumlahan dua buah matriks dapat dipahami dengan baik, simaklah persoalan berikut :

Dewi dan Budi adalah calon siswa teladan dari SMA Negeri 6 Malang. Penentuan siapa yang berhak mengikuti seleksi pelajar teladan tingkat kota didasarkan pada jumlah nilai mata pelajaran Matematika dan Bahasa Inggris pada semester I dan semester II. Nilai kedua mata pelajaran yang dicapai oleh Dewi dan Budi diperlihatkan pada tabel di bawah ini :

Tabel 1. -2 4 7 5 1 3 0 1 1 -2 3 0 -1 -2 3 1 0 0 2 -1 0 2 7 1 2 3 5 1 6 -1 3 5 1 -3 -5 -1 3 5

(14)

Dari tabel 1 di atas terlihat bahwa jumlah nilai semester I dan II untuk mata pelajaran Matematika dan Bahasa Inggris yang dicapai Budi lebih tinggi dibandingkan yang dicapai oleh Dewi. Dengan demikian, Budi lebih berhak mengikuti seleksi pelajar teladan tingkat kota untuk mewakili SMA Negeri 6 Malang.

Sekarang kita akan melihat bagaimana proses penjumlahan nilai-nilai tersebut dilakukan dengan menggunakan matriks. Bila data atau informasi pada tabel 1 disajikan dalam bentuk matriks, maka dapat dituliskan sebagai berikut

𝟖𝟐 𝟖𝟔 𝟕𝟐 𝟕𝟔 + 𝟖𝟎 𝟖𝟎 𝟕𝟑 𝟕𝟒 = 𝟏𝟔𝟐 𝟏𝟔𝟔 𝟏𝟒𝟓 𝟏𝟓𝟐

Dari uraian diatas didapat : a) Penjumlahan Dua Matriks

Definisi. A dan B adalah suatu dua matriks yang ukurannya sama, maka jumlah A + B adalah matriks yang diperoleh dengan menambahkan bersama-sama entri yang seletak/bersesuaian dalam kedua matriks tersebut. Matriks-matriks yang ordo/ukurannya berbeda tidak dapat ditambahkan.

Dari definisi di atas, dapat dikatakan bahwa dua matriks dapat dijumlahkan jika ordonya sama, penjumlahan dilakukan pada elemen yang seletak. Jadi dapat dituliskan dalam rumus:

𝑨

_𝒎𝒙𝒏

+ 𝑩

_𝒎𝒙𝒏

= 𝑪

_𝒎𝒙𝒏 Contoh : A + B = A + B       d c b a       s r q p           s d r c q b p a Contoh : Diketahui A = 0 3 1 4 dan B = 10 5 2 1 Hitung : A + B = ... B + A = ... A + B = 0 3 1 4 + 10 5 2 1 B + A = 10 5 2 1 + 0 3 1 4 A B C

(15)

= 10 8 3 5 = 10 8 3 5 Contoh : Diketahui : P = 2 5 1 4 1 0 Q = 0 3 5 1 1 2 R = 3 3 4 5 7 1 Hitung : P + Q + R = ... P + ( Q + R ) = ... (P + Q) + R = ... ( Cobalah sendiri ) Dari contoh diatas diperoleh Sofat-sifat :

1 . A + B = B + A ( Sifat Komutatif ) 2. (A + B) + C = A +( B + C) ( Sifat Assosiatif )

b) PENGURANGAN MATRIKS

Apabila kita perhatikan, elemen-elemen yang seletak dari matriks B dan matriks A saling berlawanan. Matriks B yang bersifat seperti itu disebut lawan atau negatif dari matriks A, dan ditulis sebagai - A.

Sehingga pengurangan matriks A dan B, dilakukan dengan menjumlahkan matriks A

dengan matriks negatip B.

A - B = A + (-B) Contoh : Jika 𝑃 = 1 2 3 4 dan 𝑄 = 5 6 7 8 Maka P – Q = P + (- Q ) = 1 2 3 4 − 5 6 7 8 = −4 −4 −4 −4

Rangkuman Uraian Kegiatan Belajar 3

(16)

 Setiap matriks mempunyai lawan atau negatif, misalkan matriks A mempunyai lawan matriks - A.

 Pengurangan matriks A oleh matriks B dapat ditentukan dengan cara menjumlahkan matriks A dengan lawan matriks B. Pengurangan matriks A oleh matriks B dapat juga dinyatakan sebagai berikut, yaitu jika matriks A dan matriks B adalah dua matriks yang berordo sama, maka pengurangan matriks A oleh matriks B ( ditulis: A – B)

Kegiatan Modul 12.3.3 1. Diketahui matriks : A = 1 4 2 3 B = 1 4 5 2 C = 3 2 1 1 Carilah : a) A + B b) B + C c) (A + B) + C d) A + (B + C) e) Apakah (A + B) + C = A + (B + C) 2. Jika _       4 0 7 1 3 -6 4 2 A dan B = 3 6 1 9 7 2 5 3        B Tentukan : a. A + B b. A – B

 Jika nilai perolehan < 75 , artinya anda belum paham tentang penjumlahan matriks , lawan suatu matriks dan pengurangan matriks, maka anda harus mengulang kembali membaca dan memahami konsep tentang penjumlahan matriks , lawan suatu matriks dan pengurangan matriks.

(17)

4. Kegiatan Belajar 4 ( Perkalian Matriks dengan skalar , Matriks dengan Matriks) a. Tujuan Kegiatan Belajar 3

Setelah mempelajari uraian kegiatan belajar ini, anda diharapkan : 1) Memahami pengertian perkalian matriks dengan skalar

2) Memahami pengertian perkalain suatu matriks dengan matriks

Jika k suatu skalar dan A suatu matriks, maka kA adalah matriks yang diperoleh dengan mengalikan setiap elemen A dengan k.

       d c b a A  _       d k c k b k a k A k . . . . . Contoh : Diketahui A = 1 4 2 3 Hitung 2A = …. 2A = 2 1 4 2 3 = 2 8 4 6

PERKALIAN MATRIKS DENGAN MATRIKS

a. Perkalian Matriks dengan skalar

Matriks A dikalikan dengan c suatu bilangan/skalar maka cA diperoleh dari hasilkali setiap elemen A dengan c. Dengan demikian, matriks –A dapat dipandang sebagai hasil kali matriks A dengan skalar (–1). Jadi –A = (–1)A.

Berikut ini adalah contoh perkalian matriks dengan bilangan skalar, Contoh: 𝑃 = 3 8 5 1 maka 4𝑃 = 4 3 8 5 1 = 12 32 20 4

Jika p dan q bilangan real dan B, C dua matriks dengan ordo sedemikian hingga dapat dilakukan operasi hitung berikut, maka berlaku sifat-sifat perkalian matriks dengan skalar : 1) p (B+C) = pB + pC

2) p (B−C) = pB − pC 3) (p + q) C = pC + qC 4) (a – b) C = pC − qC

(18)

b. Perkalian matriks dengan matriks

Untuk memahami perkalian matriks dengan matriks, kita perhatikan pernyataan berikut. Dua matriks AB dapat dikalikan bila dan hanya bila jumlah kolom matriks A sama dengan jumlah baris matriks B. Jadi Am×n × Bn× p bisa didefinisikan, tapi Bn× p × Am×n

tidak dapat didefinisikan.

A

m x n

x

B

n x p

= A B

mxp

Perhatikan bahwa hasil kali matriks AB berordo m x p

Untuk menguji apakah dua matriks dapat dikalikan atau tidak dan juga untuk menentukan ordo hasil perkaliannya, dapat juga menggunakan aturan memasang kartu domino sebagai berikut :

Elemen-elemen dari AB diperoleh dari hasil kali setiap baris pada matriks A dengan setiap kolom pada matriks B, kemudian dijumlahkan menjadi satu elemen. Untuk lebih jelasnya, berikut ini diberikan contoh- contoh perkalian matriks dengan matriks.

Contoh : 1. _       d c b a A dan _       y x B                       dy cx by ax y x x d c b a AxB 2 x 2 2 x 1 = 2 x 1 Ket :

Perkalian matriks bersifat tidak komutatif (AB X BA) tetapi bersifat asosiatif (AB)C = A(BC).

(19)

Contoh : A = 1 0

2 3 ; B = 1 2 3 0

Hitung : A x B dan B x A bagaimana hasil Ax B dan B x A ? AxB = 1 0 2 3 1 2 3 0 = 1 2 11 4 BxA = 1 2 3 0 1 0 2 3 = 5 6 3 0 Dari hasil terlihat bahwa A x B ≠ B x A Sifat-sifat perkalian matriks dengan matriks :

1) A(BC) = (AB)C 2) A(B+C) = AB + AC 3) (B+C)A = BA + CA 4) A(B−C) = AB−AC 5) (B−C)A = BA−CA 6) a(BC) = (aB)C = B(aC) 7) AI = IA = A

Perlu diingat bahwa bila AB dapat didefinisikan, maka BA belum tentu dapat didefinisikan, sehingga AB belum tentu sama dengan BA.

Jika AB = - BA maka matriks A dan B disebut Anti Komutasi

Matriks A dengan sifat 𝐴𝑘+1= 𝐴 dengan k bilangan positip maka disebut periodik , jika k = 1 sehingga 𝐴 = 𝐴2 , maka disebut idempoten

5. Kegiatan Modul 12.1.3.4

Kerjakan soal-soal berikut untuk menguji kemampaun dan pemahamanmu

1. Misalkan (mxn) menyatakan ukuran matriks. Cari hasil perkalian (kalau terdefinisi) dari ukuran-ukuran berikut.

a. (2x1)(1x3) b. (4x5)(2x3) c. (1x1)(1x3) d. (3x3)(3x4) e. (2x2)(3x2)

2. Carilah AB dan BA jika

(20)

3. Diketahui

A= B=

Tentukan

a. 2A, 3B, 2A-B, 3B-A b. (2A-B)(3B-A)

4. Selidikilah bahwa ABBA untuk A= dan B=

5. Matriks A= B=

Carilah matriks P sedemikian sehingga AP=B.

6. Carilah 3A2_+2A-3I2_{, jika A=}

 Jika nilai perolehan < 75 , artinya anda belum paham tentang perkalian matriks, maka anda harus mengulang kembali membaca dan memahami konsep tentang perkalian matriks.

C. Determinan Matriks

a. Tujuan Kegiatan Belajar 5

Setelah mempelajari uraian kegiatan belajar ini, anda diharapkan : 1) Memahami pengertian Determinan suatu matriks

2) Memahami pengertian determinan matriks ordo 2x2 3) Memahami pengertian determinan matriks ordo 3x3

Untuk setiap matriks persegi terdapat suatu bilangan tertentu yang disebut determinan.

Pengertian Determinan matriks adalah jumlah semua hasil perkalian elementer yang

bertanda dari A dan dinyatakan dengan det(A). yang diartikan dengan sebuah hasil perkalian elementer bertanda dari suatu matriks A adalah sebuah hasil perkalian elementer pada suatu

-1 3 2 2 0 7 -2 3 1 2 -1 -3 4 1 0 1 3 2 2 1 3 1 1 0 0 2 1 1 1 0 2 1 3 0 2 1 1 3 1 2 5 13 4 10 2 0 1 -1

(21)

kolom dengan +1 atau −1. Untuk lebih jelasnya, berikut ini diuraikan cara mencari determinan matriks berordo 2 x 2 dan matriks

berordo 3 x 3.

1. Determinan matriks berordo 2 x 2

Jika matriks A = 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 maka det (A) = 𝑨 = ad – bc

Contoh: P = 8 4

3 4 , maka det(P) = 𝑃 = 8.4 − 3.4 = 20

2. Determinan matriks berordo 3 X 3

Untuk mencari determinan matriks berordo 3 x 3 dapat digunakan dua metode, sebagai berikut : a. Metode Sarrus Jika matriks B = 𝑝 𝑞 𝑟 𝑠 𝑡 𝑢 𝑣 𝑤 𝑥 maka det (B) = 𝑝 𝑞 𝑟 𝑠 𝑡 𝑢 𝑣 𝑤 𝑥 𝑝 𝑞 𝑠 𝑡 𝑣 𝑤 = ptx+quv+rsw-qsy-puw-rtv

Perlu diperhatikan bahwa cara demikian tidak berlaku bila matriks berordo 4x4 dan yang lebih tinggi lagi.

Contoh: Q =

2 4 6 1 3 5 7 8 9

, maka det Q = 𝑄 adalah

2 4 6 1 3 5 7 8 9 2 4 1 3 7 8 = (2x3x9) + (4x5x7) + (6x1x8) − (6x3x7) − (2x5x8) − (4x1x9) = 242 −242 = 0 b. Metode Kofaktor

Minor suatu matriks A dilambangkan dengan Mij adalah matriks bagian dari A yang diperoleh dengan cara menghilangkan elemen-elemennya pada baris ke-i dan elemen elemen pada kolom ke-j.

Contoh: Q = 2 4 6 1 3 5 7 8 9 , maka M11 = 2 4 6 1 3 5 7 8 9 = 3 5 8 9 M12 = 2 4 6 1 3 5 7 8 9 = 1 5 7 9 M13 = 2 4 6 1 3 5 = 1 3 + + + - - -

(22)

Kij = (−1) i+j

Mij = (−1)i+j

det (Mij )

Untuk mencari det(A) dengan metode kofaktor cukup mengambil satu ekspansi saja misal ekspansi baris ke-1

Contoh: Q =

2 4 6 1 3 5 7 8 9

, untuk mendapatkan det Q dengan metode kofaktor adalah

mencari terlebih dahulu determinan-determinan minornya yang diperoleh dari ekspansi baris ke-1 diatas, yaitu det(M11)= −13 , det(M12)= −26 dan det(M13) = −13, maka :

Q = q11.k11− q12.k12+ q13.k13 = q11.(−1)1+1 det(M11) − q12(−1) 1+2 det(M12) + q13(−1) 1+3 det(M13) = 2.13 − 4.26 + 6.13 = 0

Suatu matriks yang nilai determinannya = 0 disebut matriks singular.

3. Adjoin Matriks

Adjoin matriks A adalah transpose dari kofaktor-kofaktor matriks tersebut, dilambangkan

dengan adj A = (k ij ) t

Contoh: Q =

2 4 6 1 3 5 7 8 9

telah diketahui dari hitungan sebelumnya bahwa k11= 13,

k12= 26 dan k13= 13 sekarang kita hanya mencari kofaktor dari ekspansi baris ke-2 dan

ekspansi baris ke-3, yaitu : k 21= (−1) 2+1 4 6 8 9 = 12 ; k 22=(−1) 2+2 2 6 7 9 = - 24 ; k 23= (−1) 2+3 2 4 7 8 = 12 k 31= (−1) 3+1 4 6 3 5 = 2 ; k 32= (−1) 3+2 2 6 1 5 = - 4 ; k 33= (−1) 3+3 2 4 1 3 = 2 Adj A = 𝑘₁₁ 𝑘₂₁ 𝑘₃₁ 𝑘₁₂ 𝑘₂₂ 𝑘₃₂ 𝑘13 𝑘23 𝑘33 = 13 12 2 26 −24 4 13 12 2

Hal yang menarik dalam mencari adjoin matriks berordo 2x2 ditunjukkan sebagai berikut : Jika A = 𝑎 𝑏

𝑐 𝑑 , maka kofaktor-kofaktornya adalah k11 = d , k12 = - c , k21 = - b , dan k 22 = a . kemudian Adj A = 𝑘11 𝑘21

𝑘₁₂ 𝑘₂₂ =

𝑑 −𝑏

−𝑐 𝑎

Hal ini sama artinya dengan menukarkan elemen-elemen pada diagonal utamanya dan mengubah tanda pada elemen-elemen pada diagonal lainnya

D. Invers Matriks

Untuk menjelaskan invers matriks, perhatikan pengertian berikut:

Invers matriks adalah lawan atau kebalikan suatu matriks dalam perkalian yang dilambangkan dengan 𝐴−1

Definisi:

(23)

maka B disebut invers dari A dan A invers dari B. Karena invers matriks A dilambangkan dengan A−1 maka berlaku :

𝑨 𝒙 𝑨−𝟏_{= 𝑨}−𝟏_{𝒙 𝑨 = 𝐼 dimana I = matriks Identitas}

Contoh :

Diberikan matriks A = 7 9

3 4 dan B =

4 −9

−3 7 apakah B adalah invers matriks A ? ( diskusikan dengan teman-teman mu )

Cara mencari invers matriks berordo 2 x 2 dan invers matriks berordo 3 x 3 dipaparkan berikut ini.

1. Invers matriks berordo 2x2

Jika A = 𝑎 𝑏

𝑐 𝑑 maka 𝐴

−1 ₌ 1 det (𝐴)

𝑑 −𝑏

−𝑐 𝑎 ; syarat det (A)≠ 0 Contoh : Diketahui matriks A = 5 3 3 2 tentukan 𝐴 −1 Det (A) = (5x2) – ( 3 x 3 ) = 1 𝐴−1 = 1 1 2 −3 −3 5 = 2 −3 −3 5

2. Invers matriks berordo 3x3

Jika B3x3 maka 𝐵−1 = 1

det (𝐵). 𝐴𝑑𝑗 𝐵; syarat det (B) ≠ 0

Contoh : B =

1 2 3

0 4 5

0 0 6

, tentukan invers dari matriks segitiga tersebut .

Untuk mencari determinan matriks B, cara paling praktis adalah dengan metode kofaktor dengan mengekspansi baris yang memuat nol terbanyak yaitu baris ke-3, maka

det (Q) = 𝑄 = b31.k31 – b32.k32 +b33.k33 = 0 – 0 + 6 (- 1 )3+3 1 2 0 4 = 24 adj (B) = + 4₀ 5₆ − 2 3_{0 6} + 2 3_{4 6} − 0 5 0 6 + 1 3 0 6 − 1 3 0 5 + 0 4 0 0 − 1 2 0 0 + 1 2 0 4 = 24 −12 −2 0 6 −5 0 0 4

(24)

maka 𝑄−1 ₌ 1 24 24 −12 −2 0 6 −5 0 0 4 = 1 −1 2 − 1 12 0 1 4 − 5 24 0 0 1 6

Contoh Soal Aplikasi Matriks

Dewi dan teman-temannya memesan 3 mangkok bakso dan 2 gelas es jeruk di kantin sekolahnya. Tak lama kemudian, datang Doni dan teman-temannya memesan 5 mangkok bakso dan 3 gelas es jeruk. Dewi meminta Amir, untuk menentukan harga bakso per mangkok dan harga es jeruk per gelas jika Dewi harus membayar Rp. 7000,00 untuk semua

pesanannya, dan Doni harus membayar Rp.11.500,00 untuk semua pesanannya itu. Maka berapakah harga bakso per mangkok dan es jeruk per gelasnya?

Petunjuk : Buatlah sistem persamaan linearnya lalu selesaikan dengan matriks. Jawab :

Misalkan x = harga bakso per mangkok y = harga es jeruk per gelas Sistem persamaan linearnya : 3x + 2y = 7000

5x + 3y = 11500 Dalam bentuk matriks adalah sebagai berikut :

3 2 5 3

𝑥

𝑦 = ₁₁₅₀₀7000 Atau A.x = B maka x = 𝐴−1. 𝐵

𝐴−1 = 1 3.3 − 5.2 3 −2 −5 3 = −3 2 5 −3 𝑥 𝑦 = −3₅ ₋₃2 ₁₁₅₀₀7000 = 2000₅₀₀

Harga bakso Rp. 2000,00 per mangkok dan harga es jeruk Rp. 500,00 per gelas.

Contoh penyelesaian aplikasi matriks pada soal-soal di atas bukanlah satu-satunya cara. Siswa hendaknya diperbolehkan mencari penyelesaian lain selama penyelesaian dibuat dengan logis dan mengikuti kaidah aljabar matriks serta memperoleh hasil sama. Untuk tahap selanjutnya kepada siswa dapat diajarkan tentang persamaan dan pertidaksamaan, baik yang linear atau kuadrat, juga relasi dan fungsi.

Penyelesaian Sistem Persamaan Liniear Tiga Variabel (Aturan Cramer)

ax by cz p dx ey fz q gx hy iz r           _ _{ } 

ditentukan oleh x Dx, y Dy,z Dz untuk D ≠ 0, dengan

D D D    a b c D d e f g h i  , p b c Dx q e f r h i  , a p c Dy d q f g r i  , a b p Dz d e q g h r 

(25)

Kegiatan Modul 12.1.3.5

1. Tunjukan bahwa matriks A idempoten jika A= 2. Periksalah apakah matriks A dan B berikut ekuivalen

a. A= dan B=

b. A= dan B=

3. Diketahui

Matriks B diperoleh dari A dengan sederetan transformasi elementer H12,

H31(1), K13, K2(2). Carilah B

4. Diketahui sistem persamaan linear sbb

3𝑥 + 2𝑦 + 3𝑧 = 0 𝑥 + 2𝑦 + 𝑧 = 0 2𝑥 − 𝑦 + 2𝑧 + 3 = 0

Tentukan nilai dari 𝑦 + 𝑧 𝑥 dengan aturan Cramer

 Jika nilai perolehan < 75 , artinya anda belum paham tentang invers matriks , maka anda harus mengulang kembali membaca dan memahami konsep

tentang invers matriks.

 Jika nilai perolehan ≥ 75 maka anda boleh mempersiapkan untuk Tes Akhir Modul. 2 2 2 2 6 0 4 2 1 2 3 1 3 1 2 4 2 0 1 3 1 3 1 2 1 3 1 4 2 0 3 5 1 2 0 3 5 5 4 3 5 1 2 0 3 0 0 0 -1 3 5 1 -3 -5 -1 3 5