• Tidak ada hasil yang ditemukan

Tugas Kelompok Pengantar Fungsi Khusus

Febri Heryo Yudanto

Academic year: 2023

Membagikan "Tugas Kelompok Pengantar Fungsi Khusus"

Copied!
9
0
0

Teks penuh

(1)

Tugas Kelompok II Pengantar Fungsi Khusus Oleh : Kelompok 3

1. Febri Heryo Yudanto M0119032 2. Narisya Zahrani M0121055 3. Gohan Lasuli Silvia M0121077

1. Use the recursion relation Γ(𝑧 + 1) = 𝑧Γ(𝑧), and if needed, equation Γ(𝑧 + 1) =

∫ 𝑡0 𝑧𝑒−𝑡𝑑𝑡 to simplify a. Γ(

2 3) Γ(8

3)

b. Γ(4)Γ(

3 4) Γ(7

4)

2. Express each of the following integrals as a Γ function a. ∫ 𝑥

2 3𝑒−𝑥𝑑𝑥

0

b. ∫ √ln(𝑥)013 𝑑𝑥

3. Express the following integrals as 𝐵 functions, and then, by 𝐵 =Γ(𝑝)Γ(𝑞)

Γ(𝑝+𝑞), in terms of Γ functions. When possible, use Γ function formulas to write an exact answer in terms of 𝜋, √2, etc. Compare your answers with computer results and reconcile any discrepancies.

a. ∫ 𝑥01 2(1 − 𝑥2)32𝑑𝑥 b. ∫ √sin3 3𝑥 cos 𝑥𝑑𝑥

𝜋 2 0

4. Soal

a. By computer, plot graphs of 𝐽𝑝(𝑥) for 𝑝 = 4,5 and 𝑥 from 0 to 15.

b. From the graphs in problem 4a, state the number and location of the zeros.

5. Soal

a. Express 7𝑥4− 3𝑥 + 1 as linear combinations of Legendre polynomials. Hint: Start with the highest power of 𝑥 and work down in finding the correct combination.

b. Find the best (in the least squares sense) second-degree polynomial approximation to 𝑥4 over the interval −1 < 𝑥 < 1.

(2)

Pembahasan : 1.

a. Dengan menggunakan relasi rekrusi Γ(𝑧 + 1) = 𝑧Γ(𝑧) dan persamaan Γ(𝑧 + 1) =

∫ 𝑡0 𝑧𝑒−𝑡𝑑𝑡, maka diperoleh Γ (2

3) Γ (8

3)

= Γ (2 3) Γ (5

3+ 1)

= Γ (2 3) 5 3Γ (5

3)

= Γ (2 3) 5

3Γ (2 3+ 1)

= Γ (2 3) (5

3) (2 3) Γ (2

3)

= 1 10

9

=1 × 9 10

= 0,9 Jadi, nilai dari Γ(

2 3) Γ(8

3)= 0,9.

b. Dengan menggunakan relasi rekrusi Γ(𝑧 + 1) = 𝑧Γ(𝑧) dan persamaan Γ(𝑧 + 1) =

∫ 𝑡0 𝑧𝑒−𝑡𝑑𝑡, maka diperoleh

Γ(4)Γ (3 4) Γ (7

4)

= Γ(4)Γ (3 4) Γ (3

4+ 1)

= Γ(4)Γ (3 4) 3

4Γ (3 4)

= Γ(4) 3 4

(3)

= Γ(3 + 1) 3 4

= ∫ (𝑡0 3𝑒−𝑡)𝑑𝑡 3 4

= 6 3 4

= 6 × 4 3

= 12 Jadi, nilai dari Γ(4)Γ(

3 4) Γ(7

4) = 12.

2.

a. Diketahui bahwa Γ(𝑧) = ∫ 𝑡0 𝑧−1𝑒−𝑡𝑑𝑡, maka

∫ 𝑥23𝑒−𝑥𝑑𝑥

0

= ∫ 𝑥53−1𝑒−𝑥𝑑𝑥

0

= Γ (5 3)

Jadi, ∫ 𝑥

2 3𝑒−𝑥𝑑𝑥

0 = Γ (5

3).

b. Diketahui bahwa Γ(𝑧) = ∫ 𝑡0 𝑧−1𝑒−𝑡𝑑𝑡, maka

Dimisalkan ln(𝑥) = −𝑡, 𝑥 = 𝑒−𝑡, dan 𝑑𝑥 = −𝑒−𝑡 𝑑𝑡. Hal ini berakibat batas atas dan batas bawah limit akan berubah, saat 𝑥 → 0 ⟹ 𝑡 → ∞ dan saat 𝑥 → 1 ⟹ 𝑡 → 0 sehingga

∫(−𝑡)13(−𝑒−𝑡)𝑑𝑡

0

= − ∫ (𝑡)13(𝑒−𝑡)𝑑𝑡

0

= − ∫ (𝑡)43−1(𝑒−𝑡)𝑑𝑡

0

= −Γ (4 3)

= −Γ (1 3+ 1)

= − (1 3) Γ (1

3) Jadi, ∫ √ln(𝑥)013 𝑑𝑥 = − (1

3) Γ (1

3).

(4)

3.

a. Misal, 𝑢 = 𝑥2 ⟶ 𝑑𝑢 = 2𝑥 𝑑𝑥 dan 𝑥 = 𝑢12 Diperoleh,

𝑥2(1𝑥2)3/2 𝑥𝑥

1 0

= ∫ x2

2x(1𝑥)3/2 𝑥𝑥

1 0

= 1

2𝑥1/2(1𝑥)3/2 𝑥𝑥

1 0

1

2𝑥(𝑥,𝑥) =1

2𝑥𝑥1(1𝑥)𝑥1 𝑥𝑥

1

0

𝑥1=1/2𝑥=3/2 𝑥1=3/2𝑥=5/2

𝑥2(1𝑥2)3/2 𝑥𝑥

1 0

= (1 2)𝑥(3

2,5 2)

Dari

𝑥(𝑥, 𝑥) =

𝑥(𝑥)𝑥(𝑥)

𝑥(𝑥+𝑥) diperoleh,

𝑥2(1𝑥2)3/2 𝑥𝑥

1 0

= (1 2)𝑥(3

2,5 2)

𝑥2(1𝑥2)3/2 𝑥𝑥

1 0

= (1

2) 𝑥(3/2)𝑥(5/2) 𝑥((3/2) + (5/2)) = (1

2)(1/2)(3/2)𝑥(1/2)𝑥(3/2) 𝑥(4)

= (1

2)(3/4)(1/2)𝑥(1/2)𝑥(1/2) 3!

= (1

2)(3/8)𝑥(1/2)𝑥(1/2) 3!

= (1

2) (3

8) (1

3!)𝑥(1/2)𝑥(1/2) = (1

32)𝑥(1/2)𝑥(1/2) = (1

32) (√𝑥)2 =𝑥/32 Dapat disimpulkan bahwa,

𝑥2(1𝑥2)3/2 𝑥𝑥

1 0

= 𝑥/32

Dengan menggunakan mathematica nilai pendekatan dari 𝑥/32 adalah 0.098174770424.

(5)

b. ∫0𝑥/2𝑥𝑥𝑥3𝑥 𝑥𝑥𝑥 𝑥 𝑥𝑥= ∫0𝑥/2(𝑥𝑥𝑥3𝑥 𝑥𝑥𝑥 𝑥)1/2 𝑥𝑥 = ∫0𝑥/2(𝑥𝑥𝑥3𝑥)1/2 (𝑥𝑥𝑥 𝑥)1/2 𝑥𝑥 =1

2(20𝑥/2(𝑥𝑥𝑥 𝑥)3/2 (𝑥𝑥𝑥 𝑥)1/2 𝑥𝑥) 1

2𝑥(𝑥,𝑥) =1

2(2∫ (𝑥𝑥𝑥 𝑥)2𝑥1(𝑥𝑥𝑥 𝑥)2𝑥1 𝑥𝑥

𝑥/2 0

) 2𝑥1 =3/2𝑥= 5/4

2𝑥1 =1/2𝑥= 3/4

1

2

𝑥(𝑥, 𝑥) =

1

2

𝑥(𝑥)𝑥(𝑥) 𝑥(𝑥 + 𝑥) =

1

2

𝑥

(

5 4 , 3

4

)

1 2𝑥(5

4,3 4) =1

2

𝑥(5/4)𝑥(3/4) 𝑥((5/4) + (3/4))= 1

2

(1/4)𝑥(1/4)𝑥(3/4) 𝑥(2)

= (1 2) (1

4)𝑥(1/4)𝑥(3/4) = (1

8)𝑥(1/4)𝑥(3/4) Jadi,

∫ √𝑥𝑥𝑥3𝑥 𝑥𝑥𝑥 𝑥 𝑥𝑥

𝑥/2 0

= (1

8)𝑥(1/4)𝑥(3/4) 4.

a. Diperoleh grafik sebagai berikut :

b. from the graphs in problem 4a, state the number and location of the zeros number of zeros: 4 (disekitar 0.5, 8, 12, dan 14)

location of zeros : (disekitar 0.5, 8, 12, dan 14)

(6)

5.

a. Express 7𝑥4− 3𝑥 + 1 as linear combinations of Legendre polynomials. Hint:

Start with the highest power of 𝑥 and work down in finding the correct combination.

 Polinomial Legendre:

𝑃0(𝑥) = 1 (1)

𝑃1(𝑥) = 𝑥 (2)

𝑃2(𝑥) =1

2(3𝑥2− 1) (3)

𝑃3(𝑥) =1

2(5𝑥2− 3𝑥) (4)

𝑃4(𝑥) = 1

8(35𝑥4− 30𝑥2+ 3) (5)

 Misalkan ruang vektor (𝑉), karena polinomial berderajat 𝑛 ≤ 4. Maka basis standar dari 𝑉:

𝐴 = {1, 𝑥, 𝑥2, 𝑥3, 𝑥4}

 Sehingga polinomial dapat dituliskan sebagai 𝑝(𝑥) = 𝑎0+ 𝑎1𝑥 + 𝑎2𝑥 + 𝑎3𝑥 + 𝑎4𝑥 ∈ 𝑉 dan dikatakan sebagai coordinat relative vector terhadap 𝐴:

[𝑃(𝑥)]𝐴= [𝑎0 𝑎1 𝑎2 𝑎3 𝑎4]𝑇

 Jadi, coordinat relative vector untuk setiap polynomial Legendre-nya:

[𝑃(𝑥)]𝐴= [1, 0,0,0,0]𝑇 [𝑃(𝑥)]𝐴= [0, 1,0,0,0]𝑇 [𝑃(𝑥)]𝐴= [−1

2, 0,3 2, 0,0]𝑇 [𝑃(𝑥)]𝐴= [0, −3

2, 0,5 2, 0]𝑇

(7)

[𝑃(𝑥)]𝐴= [3

8, 0, −30 8 , 0,35

8]𝑇

Express 𝑃(𝑥) = 7𝑥4− 3𝑥 + 1 sebagai kombinasi linear. Maka koordinatif linear dari 𝑃(𝑥):

[𝑝(𝑥)]𝐴= [1 − 3 0 0 7]𝑇

 Mencari koefisien dari 𝑎0, 𝑎1, 𝑎2, 𝑎3, 𝑎4∈ ℝ dengan rumus:

𝑝(𝑥) = 𝑎0𝑝0(𝑥) + 𝑎1𝑝1(𝑥) + 𝑎2𝑝2(𝑥) + 𝑎3𝑝3(𝑥) + 𝑎4𝑝4(𝑥) Untuk memudahkan perhitungan, digunakan perkalian matriks untuk

𝑝(𝑥) = 𝑎0𝑝0(𝑥) + 𝑎1𝑝1(𝑥) + 𝑎2𝑝2(𝑥) + 𝑎3𝑝3(𝑥) + 𝑎4𝑝4(𝑥)

[

1 0 −1

2 0 3

8 0 1 0 3

2 0

0 0 3

2 0 30 8

0 0 0 5

2 0

0 0 0 0 35 8 ]

[ 𝑎0 𝑎1 𝑎2 𝑎3 𝑎4]

= [

1

−3 0 0 7 ]

 Menggunakan rumus 𝐴𝑋 = 𝐵 → 𝐴−1𝐵

𝑃(𝑥)−1=

[

1 0 −1

2 0 3

8 0 1 0 3

2 0

0 0 3

2 0 30 8

0 0 0 5

2 0

0 0 0 0 35 8

||

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 ]

2 3𝐵3

[

1 0 −1

2 0 3

8 0 1 0 3

2 0

0 0 3

2 0 30 8

0 0 0 5

2 0

0 0 0 0 35 8

|

|

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2

3 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 ]

1 3𝐵3 + 𝐵1

[

1 0 0 0 7 8 0 1 0 3

2 0

0 0 1 0 10 8 0 0 0 5

2 0

0 0 0 0 35 8

|

| 1 0 1

3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2

3 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 ]

2 5𝐵4

[

1 0 0 0 7 8 0 1 0 −3

2 0

0 0 1 0 10 8

0 0 0 1 0

0 0 0 0 35 8

|

|

| 1 0 1

3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2

3 0 0 0 0 0 2

5 0 0 0 0 0 1]

3 2𝐵4 + 𝐵2

[

1 0 0 0 7 8 0 1 0 0 0 0 0 1 0 −10

4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 35 8

|

|

| 1 0 1

3 0 0 0 1 0 3

5 0 0 0 2

3 0 0 0 0 0 2

5 0 0 0 0 0 1]

8 35𝐵5

(8)

[

1 0 0 0 7 8 0 1 0 0 0 0 0 1 0 10

4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 |

|

| 1 0 1

3 0 0 0 1 0 3

5 0 0 0 2

3 0 0 0 0 0 2

5 0 0 0 0 0 8 35]

7 8𝐵5 + 𝐵1

[

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 −10

4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1

|

|

| 1 0 1

3 0 7 35 0 1 0 3

5 0 0 0 2

3 0 0 0 0 0 2

5 0 0 0 0 0 8 35]

10 4𝐵5 + 𝐵3

[

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1

|

|

| 1 0 1

3 0 7 35 0 1 0 3

5 0 0 0 2

3 0 20 35 0 0 0 2

5 0 0 0 0 0 8 35]

→ 𝑝(𝑥)−1=

[ 1 0 1

3 0 7 35 0 1 0 3

5 0 0 0 2

3 0 20 35 0 0 0 2

5 0 0 0 0 0 8 35]

 Solusinya adalah:

[ 𝑎0 𝑎1 𝑎2 𝑎3 𝑎4]

=

[ 1 0 1

3 0 7 35 0 1 0 3

5 0 0 0 2

3 0 20 35 0 0 0 2

5 0 0 0 0 0 8 35]

[ 1

−3 0 0 7 ]

=

[ 12

−35 0 08 5 ]

 Jadi, ekspansi dari polinomial Legendre 𝑃(𝑥) = 7𝑥4− 3𝑥 + 1 adalah 7𝑥4− 3𝑥 + 1 = 12

5 𝑃0(𝑥) − 3𝑃1(𝑥) + 4𝑃2(𝑥) +8

5𝑃5(𝑥)

b. Find the best (in the least squares sense) second-degree polynomial approximation to 𝑥4 over the interval −1 < 𝑥 < 1.

 We want to find coefficients 𝑎0, 𝑎1, 𝑎2 such that

𝑥4≈ 𝑎0 𝑝0(𝑥) + 𝑎1 𝑝1(𝑥) + 𝑎2 𝑝2(𝑥)

 Where 𝑝𝑛’s are normalized Legendre polynomials:

𝑝𝑛(𝑥) = √2𝑛 + 1 2 𝑝𝑛(𝑥) Then,

𝑎0 = ∫ 𝑥4

1

−1

𝑝0(𝑥)𝑑𝑥 = √1 2∫ 𝑥4

1

−1

𝑑𝑥 = 2

5√2=√2 5

𝑎1= ∫ 𝑥4

1

−1

𝑝1(𝑥)𝑑𝑥 = √3 2∫ 𝑥5

1

−1

𝑑𝑥 = 0

(9)

𝑎2= ∫ 𝑥4

1

−1

𝑝2(𝑥)𝑑𝑥 =1 2√5

2∫ 𝑥4(3𝑥2− 1)

1

−1

𝑑𝑥 = 0

=1 2√5

2∫ (3𝑥6− 𝑥4)

1

−1

𝑑𝑥 =1 2√5

2[3 7𝑥7−1

5𝑥5]

−1 1

=1 2√5

2 [6 7−2

5] =4 7√2

5

 Thus, we get the least-squares quadratic aproximation of 𝑥4:

 Figure

𝑥4≈√2

5 𝑝0(𝑥) +4 7√2

5𝑝2(𝑥)

Referensi

Dokumen terkait

DESKRIPSI MATA KULIAH Mata kuliah Pengantar Kajian Kesusastraan ini merupakan mata kuliah yang menjadi dasar pengetahuan dan pemahaman mahasiswa terhadap sastra dan

TUGAS MAKALAH PENGANTAR BISNIS. BUKU

Fungsi dan tugas HKI adalah membantu kepala sekolah dalam pelaksanaan tugas hubungan industri/masyarakat meliputi: menyusun dan melaksanakan program kerja ,mengarahkan

Studi Terhadap Tugas Terstruktur Dan Icegiatan Mandiri Serta Hubungannya Dengan Hasil Belajar.. Pada Mata Kuliah Pengantar Komputer Mahasiswa Jurusan Pendidikan

Diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam mengikuti mata kuliah Pengantar Manajemen, bagi dosen pengampu mata kuliah Pengantar Manajemen dan bagi mamajer maupun masyarakat memahami

Dokumen ini merupakan tugas mata kuliah Pengantar Hukum Bisnis yang membahas tentang perusahaan go public, pasar modal, anti monopoli dan persaingan curang, serta penanaman modal

Tugas kelompok mata kuliah Teori Ekonomi Mikro II tentang permasalahan ekonomi dalam

Soal Ujian Tengah Semester Mata Kuliah Pengantar Ilmu