JEMBATAN PADA GRAF FUZZY INTUITIONISTIC
Siti Alfiatur Rohmaniah1, Bayu Surarso2, dan Bambang Irawanto3
1Universitas Islam Darul ‘Ulum Lamongan, nia0304@gmail.com 2Universitas Diponegoro Semarang
3Universitas Diponegoro Semarang
Abstract. An intuitionistic fuzzy graph consist of a couples of node sets V and set of edges E which the sum of degree membership and degree non membership each of nodes and each of edges in closed interval [0,1], the degree membership each of edges is less than or equal with the minimum of degree membership each of related nodes, and degree non membership each of edges is less than or equal with the maximum degree non membership each of related nodes. An intuitionistic fuzzy graph H can be said as intuitionistic fuzzy subgraph from intuitionistic fuzzy graph G if node set V of H is subset of node set V of G and edge set E of H is subset of edge set E of G. If there is an intuitionistic fuzzy graph G with nodes set of V and if each of edge has degree membership and non membership unconstantly, then G has at least one bridge. The theorem is proven to hold if the intuitionistic fuzzy graph has cycle.
Keywords: intuitionistic fuzzy graph, bridge in intuitionistic fuzzy graph.
Abstrak. Suatu graf fuzzy intuitionistic terdiri dari pasangan himpunan titik V dan himpunan sisi E dimana jumlah derajat keanggotaan dan bukan keanggotaan setiap titik dan setiap sisi dalam selang tertutup [0,1], derajat keanggotaan setiap sisi kurang dari atau sama dengan minimum derajat keanggotaan sepasang titik yang berelasi, dan derajat bukan keanggotaan setiap sisi kurang dari atau sama dengan maksimum derajat bukan keanggotaan sepasang titik yang berelasi. Suatu graf fuzzy intuitionistic H dapat dikatakan sebagai subgraf fuzzy intuitionistic dari graf fuzzy intuitionistic G bila himpunan titik V pada H merupakan himpunan bagian dari himpunan titik V pada G dan himpunan sisi E pada H merupakan himpunan bagian dari himpunan sisi E pada G. Misalkan terdapat suatu graf fuzzyiIntuitionistic G dengan himpunan dari titik V, jika setiap sisi mempunyai derajat keanggotaan dan bukan keanggotaan tidak konstan, maka G mempunyai paling sedikit satu jembatan. Sifat tersebut berlaku jika graf fuzzy intuitionistic mempunyai sikel.
Kata kunci: graf fuzzy intuitionistic, jembatan pada graf fuzzyiIntuitionistic.
1
Pendahuluan
Teori graf merupakan salah satu bidang bahasan matematika yang mempelajari himpunan titik yang dihubungkan oleh himpunan sisi. Representasi visual dari graf adalah dengan menyatakan objek yang dinyatakan sebagai titik (vertex). Sedangkan hubungan antara objek dinyatakan dengan sisi (edge). Himpunan titik dari graf G dinotasikan dengan V(G), dan himpunan sisi dari graf G dinotasikan
E(G) [7]. Diberikan subgraf G–e dimana e adalah sebuah sisi pada G. Subgraf G–
e adalah graf yang diperoleh dengan menghapus e dari himpunan sisi pada G,
sehingga V(G-e) = V(G) dan E(G-e) = E(G) \ {e}. Sebuah sisi e adalah sebuah jembatan untuk G jika G–e tidak terhubung. (Secara umum, e adalah jembatan untuk suatu graf G jika G–e mempunyai komponen terhubung lebih dari G) [6].
Graf fuzzy merupakan suatu teori perluasan dari teori graf dan himpunan kabur
(fuzzy set). Suatu graf fuzzy G yang dinotasikan dengan G:
,
adalah pasangan dari himpunan fuzzy dan relasi fuzzy pada [2]. Sebuah sisi disebut jembatan pada graf fuzzy, apabila menghapus sisi tersebut dapat menyebabkan kekuatan keterhubungan antara suatu pasangan titik menjadi berkurang. Graf fuzzy intuitionistic adalah teori perluasan dari graf fuzzy dan himpunan fuzzy intuitionistic. Himpunan fuzzy intuitionistic dan graf fuzzyintuitionistic didefinisikan dengan fungsi keanggotaan (membership function)
yang nilai fungsi itu disebut derajat keanggotaan dan fungsi bukan keanggotaan yang nilai fungsi itu disebut derajat bukan keanggotaan. Jika pada himpunan fuzzy
intuitionistic menjelaskan tentang titik, pada graf fuzzy intuitionistic menjelaskan
tentang titik dan sisi.
2
Himpunan Fuzzy
Himpunan didefinisikan sebagai suatu kumpulan obyek-obyek yang mempunyai kesamaan sifat tertentu. Himpunan kabur adalah suatu himpunan dimana nilai keanggotaan dari elemennya adalah bilangan real dalam interval tertutup [0,1].
Contoh 1. Diberikan himpunan orang tinggi yang merupakan orang yang
tingginya 175cm, dengan semestanya merupakan himpunan tinggi dari 100 cm sampai 200 cm. Himpunan tersebut dapat dinyatakan dengan keanggotaan tinggi dengan grafik seperti yang disajikan berikut :
1 0 200 175 100 120 150 tinggi x x 0.3 0.6
Gambar 1. Fungsi keanggotaan himpunan kabur “tinggi”
Misalkan seseorang yang tingginya 120 cm mempunyai derajat keanggotaan 0.3, yaitu tinggi (120) = 0.3, seseorang yang tingginya 150 cm mempunyai derajat keanggotaan 0.6, yaitu tinggi (150) = 0.6 , dan seseorang yang tingginya 175 cm
mempunyai derajat keanggotaan penuh sama dengan 1, yaitu tinggi (175) = 1, dalam himpunan kabur “tinggi” tersebut.
Definisi 1. Misalkan V adalah himpunan berhingga, suatu graf fuzzy yang
dinotasikan dengan G:
,
adalah pasangan dari himpunan fuzzy] 1 , 0 [ :V
dan relasi fuzzy :VV [0,1] pada sedemikian hingga
x,y
x
y x,yV .
3
Himpunan Fuzzy Intuitionistic
Definisi 2. Suatu himpunan fuzzy intuitionistic di V adalah A :V [0,1]
menyatakan fungsi keanggotaan dan A :V [0,1] menyatakan fungsi bukan keanggotaan dari elemen vV ke himpunan fuzzy intuitionistic A dimana
v v v v v V
A A( ),A( ) 0A( )A( )1, .
Definisi 3. Jika A dan B adalah himpunan fuzzy intuitionistic dari himpunan V,
maka:
(i) AB jika vV,A
v B
v dan A
v B
v(ii) A B jika vV,A
v B
v dan A
v B
v(iii) AB
max
A
v ,B v
,min
A
v ,B v
vV
(iv) AB
min
A
v ,B v
,max
A
v ,B v
vV
.4
Graf Fuzzy Intuitionistic
Definisi 4. Graf fuzzy intuitionistic adalah suatu bentuk GV,E dengan:
(i)
V {v1,v2,...vn} sedemikian sehingga 1:V [0,1] dan 1:V [0,1]
secara berturut-turut adalah derajat keanggotaan, dan derajat bukan keanggotaan dari elemen vi V , dan memenuhi 01(vi)1(vi)1 , untuk setiap viV,(i1,2,...n).
(ii) EVV dimana 2 :VV [0,1] dan 2 :VV [0,1] yang memenuhi )] ( ), ( min[ ) , ( 1 1 2 vi vj vi vj , 2(vi,vj)max[1(vi),1(vj)] dan 1 ) , ( ) , ( 02 vi vj 2 vi vj untuk setiap (vi,vj)E,(i,j1,2,...n).
Contoh 2. Graf fuzzy GV,E dimana V {v1,v2,v3,v4,v5} pada Gambar 2
adalah graf fuzzy intuitionistic.
Gambar 2. Graf fuzzy intuitionisticGV,E dan subgraf fuzzy intuitionisticH V', E' Oleh karena, (i) 1(v1)1(v1)0.30.60.9 9 . 0 2 . 0 7 . 0 ) ( ) ( 2 1 2 1 v v 0 . 1 0 . 1 0 . 0 ) ( ) ( 3 1 3 1 v v 9 . 0 0 . 0 9 . 0 ) ( ) ( 4 1 4 1 v v 7 . 0 0 . 0 7 . 0 ) ( ) ( 5 1 5 1 v v .
Yaitu syarat bahwa vi V,(i1,2,...n) , maka 01(vi)1(vi)1 terpenuhi. (ii) 2
v1,v2
0.20.3min
1
v1 ,1 v2
1 5
1
1 1 5
2 v ,v 0.2 0.3 min v , v
2 3
1
2 1 3
2 v ,v 0.0 0.0 min v , v
2 4
1
2 1 4
2 v ,v 0.6 0.7 min v , v
2 5
1
2 1 5
2 v ,v 0.7 0.7 min v , v
3 4
1
3 1 4
2 v ,v 0.0 0.0 min v , v
4 5
1
4 1 5
2 v ,v 0.4 0.7 min v , v ,
1 2
1
1 1 2
2 v ,v 0.6 0.6 max v , v
1 5
1
1 1 5
2 v ,v 0.5 0.6 max v , v
2 3
1
2 1 3
2 v ,v 0.9 1.0 max v , v
2 4
1
2 1 4
2 v ,v 0.1 0.2 max v , v
2 5
1
2 1 5
2 v ,v 0.2 0.2 max v , v
3 4
1
3 1 4
2 v ,v 0.7 1.0 max v , v
4 5
1
4 1 5
2 v ,v 0.0 0.0 max v , v dan 8 . 0 6 . 0 2 . 0 ) , ( ) , ( 1 2 2 1 2 2 v v v v ) 7 . 0 , 3 . 0 ( 1 v ) 4 . 0 , 5 . 0 ( 2 v ) 0 . 1 , 0 . 0 ( 3 v 4 ) 0 . 0 , 2 . 0 ( v 5 ) 0 . 0 , 1 . 0 ( v (0.0 ,0.6 ) (0 .0 ,0 .0 ) (0.2 ,0.3 ) (0.0,0.8) (0.0 ,1.0 ) (0 .1 ,0 .6) (0.1,0.4) ' , ' E V H ) 6 . 0 , 3 . 0 ( 1 v ) 2 . 0 , 7 . 0 ( 2 v ) 0 . 1 , 0 . 0 ( 3 v 4 ) 0 . 0 , 9 . 0 ( v 5 ) 0 . 0 , 7 . 0 ( v (0.2 ,0.5 ) (0 .4 ,0 .0 ) (0.6 ,0.1 ) (0.0,0.7) (0.0 ,0.9 ) (0 .2,0 .6) (0.5,0.2) E V G , 687 . 0 5 . 0 2 . 0 ) , ( ) , ( 1 5 2 1 5 2 v v v v 9 . 0 9 . 0 0 . 0 ) , ( ) , ( 2 3 2 2 3 2 v v v v 7 . 0 1 . 0 6 . 0 ) , ( ) , ( 2 4 2 2 4 2 v v v v 7 . 0 2 . 0 5 . 0 ) , ( ) , ( 2 5 2 2 5 2 v v v v 7 . 0 7 . 0 0 . 0 ) , ( ) , ( 3 4 2 3 4 2 v v v v 4 . 0 0 . 0 4 . 0 ) , ( ) , ( 4 5 2 4 5 2 v v v v .
Yaitu syarat bahwa 02(vi,vj)2(vi,vj)1 untuk setiap ) ,... 2 , 1 , ( , ) , (vi vj E i j n terpenuhi.
Definisi 5. Graf fuzzyiIntuitionistic H V', E' dikatakan sebagai subgraf fuzzy
iintuitionistic dari graf fuzzy intuitionistic GV,E jika V' V dan E' E.
Definisi 6. Sebuah path P dalam suatu graf fuzzy intuitionistic adalah sebuah
rangkaian titik yang saling berbeda v1,v2,...vn sedemikian sehingga salah satu syarat berikut terpenuhi:
a) 2ij 0 dan 2ij 0, b) 2ij 0 dan 2ij 0, atau
c) 2ij 0 dan 2ij 0, i,j 1,2,....,n.
Definisi 7. Suatu path Pv1v2...vn1 disebut sikel jika v1 vn1 dan n3.
Catatan 1. Pada [5] terdapat suatu definisi yang berbunyi sebagai berikut: Untuk
setiap t, 0t 1,
(i) himpunan dari Vt,1t,1t dimana: 1t {vi V :1i t} atau }
:
{ 1
1t viV i t
, untuk setiap i1,2,....,n adalah himpunan bagian dari V,
(ii) himpunan dari Et,2t,2t dimana: 2t {(vi,vj)VxV:2ij t} atau } : ) , {( 2 2t vi vj VxV ij t
, untuk setiap i,j 1,2,....,n adalah himpunan bagian dari E.
Pada tulisan ini, dengan menggunakan sebuah contoh pengingkaran, dibuktikan bahwa definisi tersebut tidak well defined sebagai berikut:
Graf fuzzy intuitionistic G V,E dengan V {v1,v2,v3,v4,v5} pada Gambar 2. Misalkan t0.4 , maka V0.4 {v2,v4,v5} bukan himpunan bagian dari
} , , , , {v1 v2 v3 v4 v5
V karena berdasarkan definisi himpunan bagian pada Definisi 4, maka: 11 11 11 11 0.0 0.3 ; 0.0 0.6 t t 13 13 13 13 0.0 0.0 ; 0.0 1.0 t t , 69
yaitu syarat 1it 1i;1it 1i tidak terpenuhi, dan E0.4 {v2v4,v2v5,v4v5} bukan himpunan bagian dari E{v1v2,v1v5,v2v4,v2v3,v2v5,v3v4,v4v5} karena berdasarkan definisi himpunan bagian pada Definisi 4, maka:
212 212 212 212 0.0 0.2 ; 0.0 0.6 t t 215 215 215 215 0.0 0.2 ; 0.0 0.5 t t 223 223 223 223 0.0 0.0 ; 0.0 0.9 t t 234 234 234 234 0.0 0.0 ; 0.0 0.7 t t ,
yaitu syarat 2ijt 2ij;2ijt 2ij tidak terpenuhi.
Catatan 2. Pada [5] terdapat suatu teorema yang berbunyi sebagai berikut: Jika 1
0 x y , maka V ,x Exadalah subgraf dari V ,y Ey.
Pada tulisan ini, dengan menggunakan sebuah contoh pengingkaran, dibuktikan bahwa sifat tersebut tidak selalu terpenuhisebagai berikut:
Graf fuzzy intuitionistic GV,E dimana V {v1,v2,v3,v4,v5} pada Gambar 2. Misalkan x0.1 dan y0.4, berdasarkan definisi subgraf pada Definisi 4,
1 . 0 1 . 0 , E
V bukan subgraf dari V0.4, E0.4 , karena:
y x y x 11 11 11 11 0.3 0.0 ; 0.6 0.0 ,
yaitu syarat 1ix 1iy;1ix 1iy tidak terpenuhi, dan
y x y x 212 212 212 212 0.2 0.0 ; 0.6 0.0 y x y x 215 215 215 215 0.2 0.0 ; 0.5 0.0 ,
yaitu syarat 2ijx 2ijy;2ijx 2ijy tidak terpenuhi.
Catatan 3. Pada [5] terdapat suatu teorema yang berbunyi sebagai berikut: Jika
' '
, E
V
H adalah suatu subgraf fuzzy intuitionistic dari GV,E, maka untuk setiap 0x1, Vx',Ex' adalah subgraf fuzzy intuitionistic dari V ,x Ex
.
Pada tulisan ini, dengan menggunakan sebuah contoh pengingkaran, dibuktikan bahwa sifat tersebut tidak selalu terpenuhi sebagai berikut:
Graf fuzzy intuitionistic GV,E dan subgraf fuzzy intuitionistic
' '
, E
V
H pada Gambar 2, dengan V {v1,v2,v3,v4,v5}. Misalkan x0.1, berdasarkan definisi subgraf fuzzy Iituitionistic pada Definisi 4, '
1 . 0 ' 1 . 0 , E V bukan
subgraf fuzzy intuitionistic dari V0.1, E0.1 . Karena:
x x x x 215 215 215 215 0.0 0.2 ; ' 0.0 0.5 ' , yaitu syarat x ij x ij x ij x ij 2 2 2 2 ; ' ' tidak terpenuhi. 70
5
Jembatan pada Graf Fuzzy Intuitionistic
Definisi 8. Jika vi,vjV dihubungkan dengan m buah path dengan panjang k,
maka max{ ... } 1 4 3 3 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 j k j j j j j j j ij l l l l l ij k dan } ... { min 1 4 3 3 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 j k j j j j j j j ij l l l l l ij k untuk semua V v v v v v vli lj lj lj lj lj k , ,...., , , , 1 3 2 1 , untuk l1,2,3,....,m.
Definisi 9. Pangkat dari sisi e didefinisikan dengan ij e1ij eij,2ij,2ij ,
ij ij ij
ij e
e2 ,22 ,22 , e3ij eij,32ij,32ij dan seterusnya. Sedangkan
ij ij ij ij e e , 2 , 2 dengan max { 2 } ,..., 2 , 1 2 kij n k ij dan } { min 2 ,..., 2 , 1 2 kij n k ij
adalah kekuatan - dan kekuatan - dari keterhubungan antara dua titik v dan i
j
v .
Teorema 1. Jika H V', E' adalah suatu subgraf fuzzy intuitionistic dari
V E
G , , maka untuk suatu (vi,vj)E,'2ij2ij dan '2ij2ij.
Bukti:
Misalkan H V', E' adalah suatu subgraf fuzzy intuitionistic dari G V,E. Untuk membuktikan bahwa '2ij2ij dan '2ij2ij untuk suatu (vi,vj)E
yaitu:
Diberikan V' V dan E' E,
'1i1i;'1i1i untuk setiap vi V, dan '2ij2ij; '2ij2ij untuk setiap vi,vj V. Mengingat path v1v2...vn dari H,
menyebabkan: )} ' {( max ' 2 ,..., 2 , 1 2 k ij n k ij )} ' {( min ' 2 ,..., 2 , 1 2 k ij n k ij dan } ) {( max 2 ,..., 2 , 1 2 k ij n k ij } ) {( min 2 ,..., 2 , 1 2 k ij n k ij . diperoleh ij k ij n k k ij n k ij 2 2 ,..., 2 , 1 2 ,..., 2 , 1 2 max {( ' ) } max {( ) } ' . ij k ij n k k ij n k ij 2 2 ,..., 2 , 1 2 ,..., 2 , 1 2 min {( ' ) } min {( ) } ' .
Sehingga terbukti bahwa '2ij2ij dan '2ij2ij untuk suatu (vi,vj)E.■
Setelah diperoleh definisi yang mendefinisikan kekuatan - dan kekuatan - dari keterhubungan antara dua titik, syarat mengenai sisi yang disebut jembatan akan disajikan dalam definisi berikut:
Definisi 10. Misalkan G V,E adalah suatu graf fuzzy intuitionistic. Misalkan
j
i v
v , adalah dua titik berbeda dan H V', E' adalah suatu subgraf fuzzy intuitionistic dari G yang diperoleh dengan menghapus sisi (vi,vj). Dengan kata lain, H V', E', dimana '2ij0; '2ij0 dan '22; '22 untuk semua sisi yang lain. Sisi (vi,vj) disebut jembatan di G, jika salah satu dari '2xy2xy
dan '2xy2xy atau '2xy2xy dan '2xy 2xy untuk suatu vx,vyV.
Dengan kata lain, menghapus suatu sisi (vi,vj) mengurangi kekuatan hubungan antara suatu pasangan dari titik atau (vi,vj) adalah jembatan jika, terdapat v ,x vy sedemikian sehingga (vi,vj) adalah suatu sisi dari setiap path terkuat dari v ke x v . y
Teorema 2. Jika vi,vjV tidak terhubung dengan sikel, maka (vi,vj) bukan
jembatan.
Teorema 3. Misalkan GV,E adalah suatu graf fuzzy intuitionistic. Untuk
setiap dua titik v ,i vj di G dimana (vi,vj) dihubungkan dengan sikel, kondisi berikut adalah ekuivalen:
(i) (vi,vj) adalah jembatan. (ii) '2ij2ij atau '2ij2ij. Bukti: (ii) (i) Diasumsikan '2ij2ij atau '2ij2ij.
Akan ditunjukkan bahwa (vi,vj) adalah jembatan.
Andaikan (vi,vj) bukan jembatan, karena (vi,vj) dihubungkan dengan sikel maka '2ij2ij 2ij dan '2ij2ij 2ij.
Menyebabkan '2ij2ij dan '2ij2ij , maka kontradiksi. Pengandaian salah, maka (vi,vj) adalah jembatan.
(i) (ii)
Diasumsikan (vi,vj) adalah jembatan.
Akan ditunjukkan bahwa '2ij2ij atau '2ij2ij. Andaikan '2ij2ij dan '2ij2ij.
Sisi (vi,vj) disebut jembatan di G, jika salah satu dari '2xy2xy dan xy xy 2 2 '
atau '2xy2xy dan '2xy2xy untuk suatu vx,vyV . Misalkan
xy xy 2 2 '
benar, maka '2ij2ij kontradiksi, dan misalkan '2xy2xy benar, maka '2ij2ij kontradiksi. Pengandaian salah, maka '2ij2ij atau
ij ij 2 2 ' .■
Teorema 4. Misalkan GV,E adalah suatu graf fuzzy intuitionistic dengan
himpunan dari titik V. Maka
(i) Jika 2ij dan 2ij adalah konstan untuk setiap vx,vy V , maka G tidak mempunyai jembatan.
(ii) Jika 2ij dan 2ij adalah tidak konstan untuk setiap (vi,vj)E dimana
) ,
(vi vj dihubungkan dengan sikel, maka G mempunyai paling sedikit satu jembatan.
Akibat 1. Pada suatu graf fuzzy intuitionistic G V,E dengan
0,1:
2 VV
dan 2 :VV
0,1 bukan fungsi konstan. Suatu sisi (vi,vj)yang dihubungkan dengan sikel dimana 2ij maksimum dan 2ij minimum, maka sisi (vi,vj) adalah suatu jembatan dari G.
6
Kesimpulan
Seperti pada definisi jembatan pada graf fuzzy dapat dikembangkan definisi jembatan pada graf fuzzy intuitionistic. Suatu graf fuzzy intuitionistic yang tidak mempunyai sikel, maka graf fuzzy intuitionistic tersebut tidak mempunyai jembatan. Suatu sisi pada graf fuzzy intuitionistic yang mempunyai nilai tidak konstan dan terhubung oleh sikel, maka graf fuzzy intuitionistic tersebut mempunyai paling sedikit satu jembatan. Jika nilai pada graf fuzzy intuitionistic tersebut konstan, maka graf fuzzy intuitionistic tersebut tidak mempunyai jembatan.
Daftar Pustaka
[1] An Lu dan Wilfred Ng. 2005. Vague Sets or Intuitionistic Fuzzy Sets for
Handling Vague Data: Which One Is Better?. In: Lois Delcambre, Christian
Kop, Heinrich C. Mayr, John Mylopoulos, Oscar Pastor (eds.): Conceptual Modeling – ER 2005: 24th International Conference on Conceptual Modeling, Klagenfurt, Austria, October 24-28, Lecture Notes in Computer Science Vol. 3716, Springer-Verlag GmbH : 401-416.
[2] John, N. M., dan Premchand S. N. 2000. Fuzzy Graphs and Fuzzy
Hypergraph. Physica-Verlag. Heidelberg.
[3] Nagoor, G., dan Malarvizhi, J.. 2008. Isomorphism on Fuzzy Graphs.
International Journal of Computational and Mathematical Sciences. Vol. 2.
4 :190-196.
[4] Nagoor, G., dan Malarvizhi, J. 2009. Isomorphism Properties on Strong Fuzzy Graphs. International Journal of Algorithms, Computing and
Mathematics. Vol. 2. 1 : 39-47.
[5] Parvathi, R., dan Karunambigai, M. G. 2006. Intuitionistic Fuzzy Graph. Proceedings -9th Fuzzy Days International Conference on Computational Intelligence – 2006, Advances in soft computing: Computational Intelligence, Theory and Applications, Bernd Reusch eds. 139-150.
[6] Seymour, L., dan Marc, L. L. 2002. Matematika Diskrit 2. Salemba Teknika. Jakarta.
[7] Theresia, M.H., dan Tirta, S. 1992. Graf Pengantar. University Press IKIP. Surabaya.