VEKTOR Page 1 Bismillahirrohmanirrohiim
MATEMATIKA WAJIB VEKTOR
Kompetensi Dasar : 3.4 Menggunakan sifat-sifat dan operasi aljabar vektor dalam pemecahan masalah
3.5 Menggunakan sifat-sifat dan operasi perkalian skalar dua vektor dalam pemecahan masalah
Indikator : 1. Menjelaskan vektor sebagai besaran yang memilki besar dan arah 2. Mengenal vektor satuan
3. Menentukan operasi aljabar vektor: jumlah, selisih, hasil kali vektor dengan skalar, dan lawan suatu vektor
4. Menjelaskan sifat-sifat vektor secara aljabar dan geometri 5. Menggunakan rumus perbandingan vektor
6. Merumuskan definisi perkalian skalar dua vektor
7. Menghitung hasil kali skalar dua vektor dan menemukan sifat-sifatnya 8. Menentukan vektor proyeksi dan panjang proyeksinya
9. Melakukan kajian menentukan sudut antara dua vektor
10. Menyelesaikan permasalahan sehari-hari yang mempunyai penyelesaian dengan konsep vektor
Penjiwaan Agama :” Dan kami jadikan malam dan siang sebagai dua tanda lalu kami hapuskan tanda malam dan kami jadikan tanda siang itu terang, agar kamu mencari kurnia Tuhanmu, dan supaya kamu mengetahui bilangan tahun dan perhitungan. Dan segala sesuatu telah kami terangkan dengan jelas.(Q.S Al Isra :12)
A. PENGERTIAN VEKTOR
1. Vektor adalah suatu besaran yang mempunyai besar dan arah. 2. Vektor dapat digambarkan sebagai ruas garis berarah.
3. Besar vektor dinyatakan dengan panjang garis dan arah vektor dinyatakan dengan arah panah.
4. Notasi vektor biasanya dengan menggunakan tanda anak panah di atas atau bawahnya atau bisa juga dengan menggunakan huruf kecil yang tebal.
5. Vektor posisi yaitu vektor yang posisi (letaknya) tertentu.
Misalnya
OA
yaitu vektor posisi yang awalnya di titik pusat dan ujungnya di titik A. Vektor posisiOA OB OC
,
,
dan seterusnya biasanya diwakili oleh vektor dengan huruf kecil misalnyaa
,
b
,
c
dan sebagainya. Jadic
OC
b
OB
a
OA
=
,
=
,
=
.6. Menentukan komponen vector
Misalnya vektor a adalah vektor yang bertitik awal di titik
P
(
x ,y ,
1 1z
1)
dan berujung di titikQ
(
x ,y ,
2 2z
2)
maka: 2 1 2 1 2 1atau
x
x
x
a
PQ vektor posisi ujung OQ vektor posisi awal OP
y
y
y
z
z
z
⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
=
−
=
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
−
=
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
X Y O C B Aa
b
c
VEKTOR Page 2
a
−
a
Ø
Syarat dua vektor yang sejajar
Ø
Syarat 3 Titik A,B, C segaris
à
dst7. Menuliskan Komponen suatu vector:
Ø pasangan terurut bilangan real (vector baris)
a
=
( )
x y
{vector di R2},a
=
( )
x y z
{vector di R3}Ø vektor kolom
a
x
y
⎛ ⎞
=
⎜ ⎟
⎝ ⎠
danx
a
y
z
⎛ ⎞
⎜ ⎟
=
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
Ø ditulis dengan notasi vector satuan i, j, k yaitu
a xi y j
= +
dana xi y j zk
= +
+
8. Besar vector a à
a
=
x
2+
y
2 *vector R2a
=
x
2+ +
y
2z
2 *vector R39. Vektor satuan dari vector a adalah vector yang panjangnya satu satuan dan searah dengan a yang dinyatakan dengan
a
$
a
a
=
,a
$
dibaca a topi ataua
$
biasa ditulise
$
10. Dua vector dikatakan sama apabila besar dan arahnya sama.
11. – a adalah vector yang sama besar dengan a, tapi arahnya berlawanan
B. OPERASI PADA VEKTOR 1. KESAMAAN VEKTOR Jika vector 1 1 1
x
a
y
z
⎛ ⎞
⎜ ⎟
=
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
dinyatakan sama dengan vector
2 2 2
x
b
y
z
⎛ ⎞
⎜ ⎟
=
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
maka 1 2 1 2 1 2x
x
y
y
z
z
=
=
=
2. PERKALIAN VEKTOR DENGAN SKALARJika k suatu bilangan real maka ka adalah suatu vektor yang panjangnya k kali lipat panjang a. Jika k positif maka searah dengan a dan jika k negatif maka berlawanan arah dengan a.
Secara aljabar ditulis:
Jika
x
a
y
z
⎛ ⎞
⎜ ⎟
=
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
maka.
x
kx
k a k y
ky
z
kz
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
=
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
=
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
3. PENJUMLAHAN dan PENGURANGAN (SELISIH) VEKTOR Secara Aljabar: Jika 1 1 1
x
a
y
z
⎛ ⎞
⎜ ⎟
=
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
dan 2 2 2x
b
y
z
⎛ ⎞
⎜ ⎟
=
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
maka 1 2 1 2 1 2x
x
x
a b
y
y
y
z
z
z
⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
± =
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
±
=
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Penjumlahan dan Pengurangan ( Selisih) Secara Geometris:Ø Penjumlahan 2 vektor dengan mempertemukan ujung vektor yang satu (a) dengan awal/pangkal vektor yang lain (b), sehingga hasil penjumlahan kedua vektor adalah awal vektor yang satu (a) ke ujung vektor yang lain (b).
a
VEKTOR Page 3 Ø
Jika
adalah sudut antara vektor dan , maka panjang dandiselesaikan dengan aturan cosines yaitu
Ø Jika tidak diketahui sudutnya maka cari dulu nilai dan baru cari panjangnya.
Ø
INGAT:
dan
Ø Selisih dua vektor a dan b ditulis
a
−
b
dapat dipandang sebagai penjumlahan a dengan -b (vektor invers b). Jadia
−
b
=a
+
( )
−
b
4. PERKALIAN SKALAR DUA VEKTOR
a) Jika diketahui sudut antara 2 vektor
Hasil kali skalar dua vektor a dan b ditulis
a
•
b
yang didefinisikan sebagai berikut :a•b= a bcos
θ
dimanaθ
sudut antara vektor a dan b. SIFAT-SIFAT HASIL KALI SKALARØ Dua vektor yang saling sejajar : a•b= a bcos0! = a b atau Ø Dua vektor yang saling tegak lurus : a•b= a bcos90! =0
Ø Dua vektor yang berlawanan arah : a•b= a bcos180! =−a b Ø Bersifat komutatif :
a
•
b
=
b
•
a
Ø Bersifat distributif :
a
•
( )
b
+
c
=
a
•
b
+
a
•
c
b) Perkalian Skalar Dua Vektor Dalam Bentuk Komponen
Jika
a x i y j z k dan b x i y j z k
=
1+
1+
1=
2+
2+
2 makaa b x x
• =
1 2+
y y
1 2+
z z
1 2 c) Sudut Antara Dua VektorSudut antara vektor a dan b adalah
cos
a b x x
1 2y y
1 2z z
1 2a b
a b
θ
=
•
=
+
+
θ
b
aVEKTOR Page 4 C. RUMUS PERBANDINGAN
Misalkan titik P pada garis AB dengan perbandingan AP : PB = m : n. Perhatikan gambar di bawah ini !
n
m
a
n
b
m
p
a
n
b
m
n
m
p
p
m
b
m
a
n
p
n
n
m
p
b
a
p
n
m
PB
AP
+
+
=
⇔
+
=
+
−
=
−
⇔
=
−
−
⇔
=
)
(
:
:
Jadi :n
m
a
n
b
m
p
+
+
=
Jadi jika titik
A
(
x
A1,
y
A,
z
A)
dan
B
(
x
B,
y
B,
z
B)
maka koordinat P:
(
,
,
)
n
m
nz
mz
n
m
ny
my
n
m
nx
mx
P
A B A B A B+
+
+
+
+
+
Titik P bisa membagi AB dengan perbandingan di dalam seperti di atas atau bisa juga dengan perbandingan di luar, maksudnya titik P di luar ruas garis AB. Jika arah perbandingannya berlawanan harus dengan menggunakan tanda negatif.
D. PROYEKSI ORTOGONAL SUATU VEKTOR 1. PROYEKSI SKALAR ORTOGONAL
Perhatikan gambar di bawah ini :
Panjang proyeksi vektor a terhadap b yaitu
a b
c
b
•
=
2. VEKTOR PROYEKSI (PROYEKSI VEKTOR ORTOGONAL) Perhatikan gambar di bawah ini :
Proyeksi vektor a terhadap b adalah :
b
b
b
a
c
=
•
2 ALHAMDULILLAH O A B m na
pb
a
θ
c
b
O B A Ca
θ
c b O BA
CVEKTOR Page 5 INDIKATOR 12 :
Menyelesaikan operasi aljabar beberapa vektor dengan syarat tertentu
1. Diberikan tiga vektor ar=3 2r r ri− j k+ , br=2 4 3ri− −rj kr, dan 2 2 c=−i+ +j k r r r r , maka 2ar− −3br 5cr = .... A. r ri+2 4j− kr B. 2 5r r ri− j k+ C. 5r ri j+ −2kr D. 5 2r r ri− j k+ E. 3 2r r ri+ j k− 2. Jika a=⎡ ⎤⎢ ⎥−32 ⎣ ⎦ , 1 0 b=⎡ ⎤⎢ ⎥ ⎣ ⎦ dan 5 4 c=⎡ ⎤⎢ ⎥− ⎣ ⎦ , maka panjang vektor d = a + b – c adalah .... A.
5
B.2 13
C. 17 D.3 13
E. 2 413. Vektor
PQ
uur
= (2 , 0 , 1) dan vektorPR
uur
= (1 , 1 , 2). Jika 12
PSuur= PQuur , maka vektor RSuur = ... A. 0, 1, 3 2 ⎛ − − ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ B. 1,0,3 2 ⎛− ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ C. 3,1,0 2 ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ D. 1,0,1 2 ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ E. (1 , -1 , 1)
4. Diketahui ar=3 2i− j , br=−i+4j dan rr=7 8i− j. Jika r ka mb= + r r r , maka k + m = .... A. 3 B. 2 C. 1 D. – 1 E. – 2
5. Titik A(3, 2, -1), B(1, -2, 1), dan C(7, p−1, -5) segaris untuk nilai p = .... A. 13 B. 11 C. 5 D. -11 E. -13
6. Diketahui Δ ABC dengan A(4, -1, 2), B(1, 3, -1), dan C(1, 4, 6). Koordinat titik berat Δ ABC adalah....
A. (2, 2, 2) B. (-3, 6, 3) C. (-1, 3, 2) D. (-1, 3, 3) E. (-3, 6, 6)
VEKTOR Page 6 7. Diketahui titik A (1 , –2, –8) dan titik B(3, –4, 0). Titik P
terletak pada perpanjangan AB sehingga AP = –3PB. Jika P vektor posisi untuk titik P, maka p = ....
A. 4 5 4r ri− j+ kr
B. 4 5 4r ri− −j kr C. − −rj 12kr D. − − −3r ri j 12kr E. − − −r ri 5 2j kr
8. Diketahui ar , br dan a br r− berturut-turut adalah 4,6 dan 2√19. Nilai a br r+ = .... A.
4 19
B.19
C. 4 7 D. 2 7 E. 7 9. Perhatikan gambar!Pernyataan yang benar adalah ... A. →a =→b−→c D. →b =→c−→a B. →a =→c−→b E. →c =→a−→b C. →b =→a+→c
10. Pada segiempat OABC, S dan T masing-masing adalah titik tengah OB dan AC. Jika u=OA,v=OBdanw=OC maka ruas garis berarah ST dapat dinyatakan dalam
... sebagai w dan , v , u
a.
u v 21w 2 1 2 1 + +b.
u v 21w 2 1 2 1 + + −c.
u v 21w 21 2 1 − +d.
u v 21w 2 1 2 1 + −e.
u v 21w 21 2 1 − −11. Diketahui persegi panjang OACB dan D titik tengah OA, CD memotong diagonal AB di P. Jika OA=a! dan OB=b! maka AP dapat dinyatakan sebagai....
A. 21(a!+b!) B. 31(a!+b!) C. 32 a!+ 3 1 b! D. 31 a!+ 3 2 b! E. 21 a!+ 3 2 b!
12. Diketahuia! =4 3, b! = 5 dan
( ) ( )
a!+b!⋅a!+b! = 13. sudut antara vektor a! dan b! adalahv w u O A B C
VEKTOR Page 7 INDIKATOR 13 :
Menyelesaikan massalah yang berkaitan dengan besar sudut atau nilai perbandingan trigonometri sudut antara dua vektor
13. Besar sudut antara 3 2 4 a=⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ dan 2 3 3 b=⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟− ⎝ ⎠ adalah.... A. 180o B. 90o C. 60o D. 30o E. 0o
14. Diketahui A (5, 7, 4), B (2, 9, 3) dan C (4, 10, 6). Besar sudut ABC adalah....
A. 30o B. 60o C. 90o D. 120o E. 150o
15. Diketahui vektor-vektor a= +3 2 5i j− k, b i x j k= − − dan 2 2
c= +i j k− . Jika a tegak lurus b, maka b c+ =.... A. 3 6 2i+ j− k
B. 3 6 2i+ +j k C. 3 2 2i+ +j k D. 3 2 2i− −j k E. 3 2 2i+ j− k
16. Jika vektor a dan b membentuk sudut 60o dan
a
=
4
dan3
b
=
maka a a b.( )
− =.... A. 2 B. 4 C. 6 D. 8 E. 10 17. Diketahui vektor 1 2 p a=⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , 2 6 3 b=⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠dan α adalah sudut
antara vektor a dan b, nilai cos 8 21
α
= , dan p adalah bilangan bulat. Maka nilai p yang memenuhi adalah.... A. -3B. -2 C. 1 D. 2 E. 3
18. Jika
u
=
15
danv
=
13
sedangkan u v. =−75, maka nilai tangen sudut antara vektor u dan v adalah....A. 5 12 − B. 12 5 − C. 5 12 D. 12 13
VEKTOR Page 8
E. 13
12
19. Diketahui
a
=
2
,b
=
9
, a b+ = 5. Besar sudut antara vektor a dan vektor b adalah...A. 45o B. 60o C. 120o D. 135o E. 150o
20. Jika
a
=
2
,b
=
3
, dan besar sudut( )
a b, =120°, maka 3a+2b =.... A. 5 B. 6 C. 10 D. 12 E. 13 21. Diketahuia
=
6
,( ) ( )
a b a b− . + =0, dan a a b.( )
− =3. Besar sudut antara vektor a dan b adalah....A. 6
π
B. 4π
C. 3π
D. 2π
E. 2 3π
22. Diketahui balok ABCD EFGH dengan AB = 2 cm, BC = 3 cm, dan AE = 4 cm. Jika ACuuur wakil dari vektur u dan
DH
uuur
wakil dari vektur v, maka sudut antara vektor u dan vadalah.... A. 0o B. 30o C. 45o D. 60o E. 90o
23. Diketahui balok ABCD EFGH dengan koordinat titik sudut A(3, 0, 0), C(0, 7, 0), D(0, 0, 0), F(3, 7, 4) dan H(0, 0, 4). Besar sudut antara vektor DH dan DF adalah.... A. 15o
B. 30o C. 45o D. 60o E. 90o
24. Diketahui segitiga XYZ dengan X(10, 14, -10), Y(8, 14, -6), dan Z(4, 14, -18). Jika u XYr uur= dan
v YZ
r uur
=
, maka besar sudut antara ur dan vr adalah....A. 30o B. 45o C. 75o D. 105o
VEKTOR Page 9 E. 135o
25. Diketahui titik P(3, -1, 2), Q(1,-2, -1), dan R(0, 1, 1) membentuk suatu segitiga, maka besar sudut PQR adalah.... A. 30o B. 45o C. 60o D. 90o E. 120o
26. Diketahui vektor ar=2ti j− +3k, br=−ti+2 5j− k, dan 3
c= + +ti tj k r
. Jika vektor
( )
a br+ tegak lurus c maka nilai 2t = .... A. –2 atau 4 3 B. 2 atau 4 3 C. 2 atau 4 3 − D. 3 atau 2 E. –3 atau 227. Diketahui
a
=
4
,b
=
3
, dan a b+ =5. Jika θ adalah sudut antara vector a dan vector b, maka nilaicos2
θ
=
....
A. 1 B. 4 5 C. 0 D. −1 2 E. – 1
28. Diketahui vektor a= + +2 3i j k, dan b i= + +2 3j k. Besar sudut antara vector
( )
a b+ dan vector( )
a b− adalah.... A. π 6 B. π 4 C. π 3 D. π 2 E. 2π 3 29. Diketahui a pi= +2j k− , b=4 3 6i− j+ k dan c=2i j− +3k . Jika a tegak lurus b, hasil dari(
a−2b)( )
3c adalah.... A. 171B. 63 C. – 63 D. – 111 E. – 171
VEKTOR Page 10 INDIKATOR 14 :
Menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan panjang proyeksi atau vektor proyeksi 30. Diketahui vektor a=3 4 4i− −j k, b=2i j− +3k, dan
4 3 5
c= i− j+ k. Panjang vektor proyeksi ortogonal
( )
a b+ pada c adalah.... A. 3 2 B. 4 2 C. 5 2 D. 6 2 E. 7 2 31. Diketahui vektor 2 4 5 a=⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ dan 3 5 b=⎛ ⎞⎜ ⎟m ⎜ ⎟− ⎝ ⎠ . Jika proyeksiscalar orthogonal vektor b pada
a
sama dengan 3 5 5 , maka nilai m sama dengan....A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 E. 8
32. Panjang proyeksi orthogonal vektor a= 3i pj k+ + , pada vektor b= 3 2i+ +j pk adalah 3 2. Nilai p = .... A. 3 B. 2 3 C. 1 3 D. 1 3 − E. 2 3 −
33. Sudut antara vektor a = xi + (2x + 1)j - x 3k dan vektor b adalah 600. Jika panjang proyeksi a ke bsama dengan 5 2 1 , maka x = ... A. 4 atau 2 1 − B. 1 atau 4 C. 1 atau 2 D. 2 1atau – 1 E. 2 1 − atau 1
34. Sebuah vektor x dengan panjang 5membuat sudut lancip dengan vektor y = (3, 4). Bila vektor x diproyeksikan ke vektor y, maka penjang proyeksinya 2, jadi vektor x adalah ...
A. (1, 2) atau ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 5 11 , 5 2 B. (2, 1) atau ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 5 11 , 5 2 C. (1, 2) atau ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − 5 5 3 , 5 5 4
VEKTOR Page 11 D. (2, 1) atau ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 5 5 4 , 5 5 3 E. ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 5 11 , 5 2 atau ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − 5 5 3 , 5 5 4
35. Diketahui koordinat A(-4, 2, 3), B(7, 8, -1), dan C(1, 0, 7). Jika
AB
uur
wakil ur dan ACuuur wakil vr, maka proyeksi orthogonal ur pada vr adalah....A. 3 6 12 5 5 i− j+ k B. 3 5 6 12 5 5 i− j+ k C. 9
(
5 2 4)
5 i− j+ k D. 17(
5 2 4)
45 i− j+ k E. 9(
5 2 4)
55 i− j+ k36. Diketahui vektor u i j kr= − + , v i jr= + +2k dan wur=3i k− . Proyeksi vektor u wr ur+ pada vektor ur adalah....
A. 4 4 4 3i−3 j+3k B.
2 2 2
i
−
j k
+
C.4 4 4
i
−
j
+
k
D. 2 2 2 3i−3j+3k E. 1 1 1 3i−3j+3k37. Diketahui titik A(3, 2, -1), B(2, 1, 0), dan C(-1, 2, 3). Jika
uur
AB
wakil vektor ur dan ACuuur wakil vektor vr maka proyeksi vektor ur pada vr adalah....A. 1
(
)
4 i j k+ + B. −i k+ C.4
( )
i k
+
D.4
(
i j k
+ +
)
E.8
(
i j k
+ +
)
38. Diketahui segitiga ABC dengan koordinat A(2, -1, -1), B(-1, 4, -2), dan C(5, 0, -3). Proyeksi vektor
AB
uur
pada ACuuur adalah.... A. 1(
3 2)
4 i j+ − k B. 3(
3 2)
14 i j+ − k C. 1(
3 2)
7 i j k − + − D. 3(
3 2)
14 i j k − + − E. 3(
3 2)
7 i j k − + −39. DIketahui vektor a pi= + +2 4j k, b= + +4 2 2i j kdan = + +4 2 6
c i j k . Jika vector a tegak lurus bmaka vector proyeksi a tegak lurus c = ....
VEKTOR Page 12 A. 1
(
4 2 6+ +)
7 i j k B. 2(
4 2 6+ +)
7 i j k C. 3(
4 2 6+ +)
7 i j k D. −2(
4 2 6+ +)
7 i j k E. −1(
4 2 6+ +)
7 i j k40. Diketahui vektor-vektor 𝑢 =9𝑖+𝑎𝚥+𝑏𝑘 dan 𝑣=𝑎𝚤− 𝑏𝚥+𝑎𝑘. Sudut antara 𝑢 dan 𝑣 adalah 𝜃 dengan cos𝜃=
!
!!. Proyeksi 𝑢 pada 𝑣 adalah 𝑝=−4𝚤−2𝚥+4𝑘. Nilai dari
𝑏=⋯ A. 2 B. 2 C. 2 2 D. 4 E. 4 2