BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah...

56
BAB II FUNGSI DAN LIMIT FUNGSI Standar Kompetensi Mahasiswa memahami konsep fungsi dan limit fungsi, kekontinuan fungsi pada satu titik dan interval serta dapat mengamplikasikannya pada hal-hal dan masalah yang bersifat praktis. Kompetensi Dasar Setelah mempelajari pokok bahasan ini diharapkan: 1. Mahasiswa dapat menggambarkan grafik fungsi. 2. Mahasiswa dapat menentukan daerah definisi dan daerah hasil suatu fungsi. 3. Mahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. 4. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi. 5. Mahasiswa dapat membuktikan kesamaan fungsi trigonometri. 6. Mahasiswa dapat membedakan selesaian antara limit di tak hingga dan limit tak hingga. 7. Mahasiswa dapat menentukan selesaian limit fungsi. 8. Mahasiswa dapat membedakan selesaian limit kiri dan limit kanan. 9. Mahasiswa dapat menentukan kekontinuan fungsi di satu titik. Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 44

Transcript of BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah...

Page 1: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

BAB II

FUNGSI DAN LIMIT FUNGSI

Standar Kompetensi

Mahasiswa memahami konsep fungsi dan limit fungsi, kekontinuan fungsi pada

satu titik dan interval serta dapat mengamplikasikannya pada hal-hal dan masalah yang

bersifat praktis.

Kompetensi Dasar

Setelah mempelajari pokok bahasan ini diharapkan:

1. Mahasiswa dapat menggambarkan grafik fungsi.

2. Mahasiswa dapat menentukan daerah definisi dan daerah hasil suatu fungsi.

3. Mahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih.

4. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

5. Mahasiswa dapat membuktikan kesamaan fungsi trigonometri.

6. Mahasiswa dapat membedakan selesaian antara limit di tak hingga dan limit tak

hingga.

7. Mahasiswa dapat menentukan selesaian limit fungsi.

8. Mahasiswa dapat membedakan selesaian limit kiri dan limit kanan.

9. Mahasiswa dapat menentukan kekontinuan fungsi di satu titik.

10. Mahasiswa dapat menentukan kekontinuan fungsi di satu interval.

Bab II dalam buku ini memuat hal-hal pokok yang berkaitan dengan fungsi dan

limitnya, antara lain (1) fungsi dan grafiknya, (2) operasi pada fungsi, (3) fungsi

trigonometri, (4) limit fungsi di satu titik, (5) limit sepihak, (6) limit di tak hingga, (7)

limit tak hingga, (8) bentuk tak tentu, (9) limit fungsi trigonometri, dan (10)

kekontinuan fungsi.

2.1 Fungsi dan Grafiknya

Misal , adalah dua himpunan yang

anggotanya berhingga, berdasarkan fakta tersebut selanjutnya dapat dibuat hubungan

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 44

Page 2: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

(relasi) antara himpunan A dan B. Relasi yang dibuat dapat berupa lebih besar, kuadrat

dari, 1 selisihnya, atau relasi yang lain.

Perhatikan gambar berikut ini.

Gambar 2.1

Berdasarkan relasi yang digambarkan pada gambar 2.1 di atas, tampak bahwa

semua anggota himpunan A mempunyai pasangan (peta) di B, sebaliknya tidak semua

atau anggota himpunan B yang tidak mempunyai prapeta di A. Jika setiap anggota

himpunan A mempunyai pasangan ”satu dan hanya satu” di B maka relasi tersebut

dinamaka fungsi atau pemetaan. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa setiap

fungsi adalah relasi, akan tetapi tidak setiap relasi belum tentu fungsi. Seperti gambar

berikut ini adalah relasi akan tetapi bukan fungsi.

Gambar 2.2

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 45

Page 3: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Selanjutnya, andaikan A dan B anggotanya tidak berhingga, maka dapat dibuat

garis real dalam bentuk sumbu koordinat X dan Y. Semua titik pada sumbu X yang

mempunyai pasangan di X disebut daerah asal (domain), sedangkan semua titik pada

sumbu Y yang mempunyai prapeta di A disebut daerah hasil (range).

Gambar 2.3

Definisi:

Fungsi adalah suatu aturan korespondensi satu-satu yang menghubungkan setiap objek

x dalam suatu himpunan, yang disebut daerah asal (domain) dengan sebuah nilai

tunggal dari suatu himpunan yang kedua. Himpunan nilai yang diperoleh secara

demikian disebut daerah hasil (range).

Secara umum untuk memberi nama suatu fungsi digunakan simbol berupa f atau

F. Maka dibaca “fungsi f pada x”. Hal ini menunjukkan nilai yang diberikan oleh

fungsi f terhadap nilai x.

Jadi secara umum jika f : A B adalah fungsi f dari himpunan A ke himpunan B. A

disebut daerah asal dan B disebut daerah hasil.

Untuk menentukan daerah asal dan daerah hasil statu fungsi secara lengkap kita harus

menyatakan, disamping aturan yang bersesuian daerah asal fungsi. Misalnya jika f

adalah fungsi dengan aturan maka daerah asal alamiah (domain)

adalah semua bilangan real dan daerah hasil (range) adalah semua bilangan real.

daerah asal alamiahnya semua bilangan real karena untuk setiap x bilangan

real mempunyai nilai.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 46

Page 4: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Contoh

Tentukan daerah asal alamiah dan range dari:

1.

Jawab

Daerah asal alamiah

Daerah hasil

2.

Jawab

Daerah asal alamiah

Daerah hasil

3.

Jawab

Daerah asal alamiah

Daerah hasil

4.

Jawab

Daerah asal alamiah

Daerah hasil

Catatan

Jika fungsi-fungsi yang terdefinisi pada interval tertentu dalam R maka:

1. Jika maka disebut fungsi genap

Contoh

a) adalah fungsi ganjil karena

b) adalah fungsi genap

c) adalah fungsi genap

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 47

Page 5: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

2. Jika maka disebut fungsi ganjil

Contoh

a) adalah fungsi ganjil

b) adalah fungsi bukan ganjil

3. jika maka disebut fungsi genap dan ganjil

Contoh

a. fungsi genap dan ganjil karena , dan

sehingga

4. jika maka disebut fungsi tidak genap tidak ganjil.

Contoh

a) adalah fungsi bukan genap dan bukan ganjil

b) adalah fungsi bukan genap bukan ganjil

c) adalah bukan fungsi genap bukan fungsi ganjil.

2.2 Operasi Pada Fungsi

Sepertihalnya pada bilangan, fungsi dapat dioperasikan dengan tanda operasi

pada bilangan. Operasi tersebut adalah + (jumlah), - (selisih), : (pembagian), dan .

(perkalian).

Misal dan dua fungsi yang terdefinisi pada suatu selang tertentu , operasi

pada kedua fungsi dinyatakan dengan:

1.

2.

3.

4.

5.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 48

Page 6: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Selain dengan menggunakan operasi di atas, dua fungsi atau lebih dapat

dikomposisikan. Jika fungsi f mempunyai daerah hasil dan fungsi g mempunyai

daerah definisi , maka dapat dikatakan kita telah mengkomposisikan

dengan . Fungsi yang dihasilkan disebut komposisi fungsi g dengan fungsi f dan

dinotasikan dengan gof, sehingga

Dengan cara yang sama kita juga dapat melakukan komposisi dengan

. Fungsi yang dihasilkan disebut komposisi fungsi f dengan fungsi g dan

dinotasikan dengan sehingga

Contoh

1.

a)

b)

c)

d)

2.

a.

b.

Berdasarkan a dan b

3.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 49

Page 7: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

a.

b.

Berdasarkan a dan b

Soal-soal

1. Tentukan daerah definisi dan daerah hasil fungsi-fungsi berikut:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g) ,

h)

i)

j)

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 50

Page 8: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

2. Tentukan daerah definisi dan jika:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

3. Tentukan dan jika

a)

b)

c)

d)

e)

2.3 Fungsi Trigonometri

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 51

Page 9: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Gambar 2.4

Pada gambar 2.4 di atas, ABC adalah segitiga yang salah satu sudutnya dan

siku-siku pada CBA. Misal AB = x, BC = y dan AC = r , berdasarkan segitiga ABC

yaitu:

Karena = maka perbandingan tersebut dinyatakan dengan:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Karena ABC salah satu sudutnya siku-siku, sehingga menurut teorema Pythagoras

berlaku:

Selanjutnya secara berurutan persamaan dibagi diperoleh

persamaan baru

1.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 52

Page 10: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

2.

3.

Persamaan (1), (2), dan (3) dinamakan rumus-rumus identitas.

Selanjutnya berdasarkan perbandingan tersebut dapat dibuat beberapa rumus tentang

fungsi trigonometri. Rumus-rumus tersebut dapat ditunjukkan melalui gambar.

Perhatikan gambar berikut ini.

Gambar 2.5

Pada gambar 2.5 di atas terdapat 4 segitiga dan masing-masing adalah siku-

siku, yaitu dan diketahui

. sehingga

Berdasarkan diperoleh perbandingan panjang sisi

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo-

l

k

m

O

U

P Q

S T

53

Page 11: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

dengan UP = PS + SU

Karena maka SU = UT cos

Karena PS = QT dan karena siku-siku di maka OQ = OT cos dan QT

= OT sin

Karena siku-siku di maka OT = OU cos dan UT = OU sin

Karena

.

Sehingga diperoleh rumus ............ (4)

Dengan cara yang sama diperoleh:

, OP = OQ – PQ

Karena maka SU = UT cos

Karena PQ = ST dan karena siku-siku di maka ST = SU sin

Karena siku-siku di maka OT = OU cos dan UT = OU sin

Karena siku-siku di maka OQ = OT cos dan QT = OT sin

Karena

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 54

Page 12: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Sehingga diperoleh rumus ............ (5)

Berdasarkan (4) dan (5) dapat ditentukan rumus lain

...........(6)

...........(7)

Persamaan di atas dibagi dengan cos , diperoleh:

Sehingga .................... (8)

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 55

Page 13: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Persamaan di atas dibagi dengan cos , diperoleh:

Sehingga .................... (9)

Beberapa rumus fungsi trigonometri yang lain adalah:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

Bukti:

Berdasarkan rumus jumlah dua sudut diperoleh

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 56

Page 14: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

12.

Bukti:

Berdasarkan rumus jumlah dua sudut diperoleh

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 57

Page 15: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Bukti lain rumus di atas ditinggalkan penulis sebagai latihan bagi pembaca.

Soal-soal

1. Selidiki fungsi berikut genap, ganjil, bukan genap ataupun ganjil

a.

b.

c.

d.

e.

f.

g.

h.

i.

j.

2. Buktikan kesamaan berikut.

a.

b.

c.

d.

e.

f.

g.

h.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 58

Page 16: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

i.

j.

k.

l.

2.4 Limit Fungsi

a. Limit Fungsi di Satu Titik

Perhatikan fungsi

Fungsi di atas mempunyai daerah definisi

Bagaimana nilai jika diganti dengan sebarang bilangan real yang mendekati 1.

Perhatikan tabel berikut ini

.... ....

... ....

Berdasarkan tabel di atas,

1. Jika jarak dengan 1 kurang dari 0,1 maka jarak dengan 5 kurang dari 0,2

2. Jika jarak dengan 1 kurang dari 0,01 maka jarak dengan 5 kurang dari 0,02

3. Jika jarak dengan 1 kurang dari 0,001 maka jarak dengan 5 kurang dari 0,002

4. Jika jarak dengan 1 kurang dari 0,0001 maka jarak dengan 5 kurang dari

0,0002

5. dan seterusnya.

Dengan menggunakan notasi harga mutlak untuk menyatakan jarak, maka berdasarkan

tabel di atas,

1. Jika maka

2. Jika maka

3. Jika maka

4. Jika maka

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 59

Page 17: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

5. dan seterusnya

Dengan meninjau dari sudut lain, yaitu dengan terlebih dahulu memandang lebih

dahulu nilai . Nilai didekatkan ke 5 sekehendak kita asalkan nilai diambil

cukup denkat dengan 1, Artinya dapat kita buat sekehendak kita,asalkan

cukup kecil pula dan x 1. Lambang-lambang yang biasa digunakan untuk

selisih yang kecil ini adalah bilangan positip (epsilon) dan (delta). Sehingga kita

menyatakan dengan

apabila .....(1)

Adalah penting untuk memahami besarnya bilangan positip tergantung dari besarnya

bilangan positip .

Berdasarkan tabel kita dapatkan jika . Jadi untuk ada

dan berlaku apabila . Hal ini sesuai dengan

pernyataan (1) dengan dan .

Demikian pula dan dan dikatakan

apabila , Hal ini bersesuaian dengan pernyataan (2)

dengan dan .

Demikian pula dan dan dikatakan

apabila , Hal ini bersesuaian dengan pernyataan (3)

dengan dan .

Demikian pula dan dan dikatakan

apabila , hal ini bersesuaian dengan pernyataan (4)

dengan dan begitu seterusnya

Bagaimanapun kecilnya bilangan positip diberikan selalu dapat ditentukan bilangan

positip yang tergantung pada besarnya tersebut sehingga berlaku:

apabila

Karena untuk sebarang dapat ditentukan sehingga

apabila

Maka kita mengatakan lim untuk x mendekati 1 adalah 5 dan pernyataan ini ditulis

dengan

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 60

Page 18: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Definisi

Misal f suatu fungsi yang didefinisikan pada selang buka yang memuat a

kecuali di sendiri, Limit untuk x mendekati adalah , , bilangan real

ditulis dengan , Jika untuk setiap bilangan ada bilangan sehingga

apabila dan ditulis dalam bentuk singkat

Contoh

1. Buktikan bahwa

Bukti

Yang harus ditunjukkan bahwa

apabila

apabila

Tetapi

Jadi yang diinginkan adalah apabila

Atau apabila

Ambil , maka akan terpenuhi

apabila

2. Buktikan bahwa

Bukti

Yang harus ditunjukkan bahwa

apabila

Misal maka dan

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 61

Page 19: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

, sehingga

Ambil maka akan terpenuhi apabila

Berarti bahwa

b. Teorema Limit

Misal n bilangan bulat positip, k bilangan real, dan adalah fungsi-fungsi yang

memiliki limit di titik , maka:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Teorema di atas, dapat diaplikasikan dalam banyak hal pada penyelesaian soal-soal

tentang limit.

Contoh:

1. ........(3)

....(8)

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 62

Page 20: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

= 3(2) ..........(2)

= 12

2. ........(7)

....(5)

3. Jika

Tentukan:

a.

Jawab

........(9)

.....(4)

.....(8)

b.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 63

Page 21: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

c.

Soal-soal

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 64

Page 22: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

2.5 Limit Sepihak

Pada definisi limit fungsi di satu titik, terdefinisi pada suatu selang buka

yang memuat a, keculai mungkin dia sendiri. Artinya nilai-nilai x yang dekat dengan a,

dapat kurang dari a dan dapat lebih dari a.

Misal

Fungsi di atas tidak terdefinisi dalam selang buka yang memuat -4, juga tidak terdefinisi

dalam selang buka yang memuat 4, hal ini dikarenakan daerah definisi

adalah [-4,4], Dengan demikian kita dapat mengatakan

dan

Namun demikian dapat dibuat sedekat mungkin menurut kehendak kita

ke 0, dengan memilih nilai x yang cukup dekat dengan -4 (asalkan lebih besar -4).

Dengan kata lain akan mendekati 0 dengan memilih x yang dekat denga

(-4) dari arah kanan. Sehingga mempunyai limit kanan di -4 dengan

nilai limit 0 dan ditulis

Demikian juga dapat dibuat sedekat mungkin menurut kehendak kita ke

0, dengan memilih nilai x yang cukup dekat dengan 4 (asalkan lebih kecil dari 4).

Dengan kata lain akan mendekati 0 dengan memilih x yang dekat

dengan (4) dari arah kiri. Sehingga mempunyai limit kiri di 4 dengan

nilai limit 0 dan ditulis

Limit dari arah kiri atau dari arah kanan di suatu titik dinamakan limit sepihak dan

didefinisikan sebagai berikut.

1) Misal suatu fungsi yang didefinisikan disetiap titik pada (a,c). Limit

untuk x mendekati a dari kanan, adalah L,

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 65

Page 23: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Jika untuk setiap bilangan ada bilangan sehingga

Secara singkat ditulis

2) Misal f(x) suatu fungsi yang didefinisikan disetiap titik pada (d,a). Limit untuk

x mendekati a dari kiri adalah L,

Jika untuk setiap bilangan ada bilangan sehingga

Secara singkat ditulis

2.6 Limit di Tak Hingga

Perhatikan fungsi

mempunyai daerah definisi semua bilangan real

Nilai mendekati 2 apabila peubah x bertambah besar atau bertambah kecil. Hal ini

berarti dapat dibuat sedekat mungkin ke 2. Dengan kata lain jarak dengan 2

dapat dibuat lebih kecil dari bilangan positip sebarang. Dengan cara mengambil x cukup

besar (lebih besar dari bilangan positip tertentu), atau dengan cara mengambil x cukup

kecil (lebih kecil dari bilangan negatip tertentu).

Dalam kasus x mengambil nilai cukup besar, kita menyatakan dengan lambang

, dan

Kedua bentuk di atas dinamakan limit di tak hingga dan didefiniskan sebagai

berikut:

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 66

Page 24: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

1) Misal didefinisikan disetiap titik pada (a,+ ). Jika limit untuk x menuju

positip tak hingga adalah L dan ditulis

Jika untuk setiap bilangan ada bilangan P > 0 sehingga

Secara singkat ditulis

2) Misal didefinisikan disetiap titik pada (- ,b). Jika limit ) untuk x menuju

negatip tak hingga adalah L dan ditulis

Jika untuk setiap bilangan ada bilangan N < 0 sehingga

Secara singkat ditulis

2.7 Limit Tak Hingga

Dalam definisi limit fungsi di satu titik, fungsi terdefinisi pada selang

terbuka yang memuat a, kecuali mungkin di a itu sendiri. Tetapi ada kalanya fungsi

akan membesar tanpa batas atau mengecil tanpa batas apabila x mendekati a.

Sebelum kita mendefinisikan limit tak hingga, perhatikan terlebih dahulu fungsi-

fungsi berikut.

a)

b)

Fungsi dan di atas terdefinisi pada selang buka yang memuat 3 kecuali di 3

sendiri. Bagaimana nilai dan apabila x mendekati 3?

Nilai akan membesar tanpa batas, artinya nilai dapat dibuat lebih besar dari

bilangan positip manapun, asalkan nilai x cukup dekat dengan 3 dan bukan x = 3.

Sebaliknya nilai mengecil tanpa batas, artinya nilai dapat dibuat lebih kecil

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 67

Page 25: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

dari bilangan negatip manapun apabila x cukup dekat dengan 3 dan bukan x = 3. Hal

demikian di atas dinamakan dengan limit tak hingga dan ditulis dengan

a)

b)

Limit tak hingga didefinisikan sebagai berikut:

1) Misalkan didefinisikan di setiap titik pada selang buka I = (a,b) yang memuat a

kecuali mungkin di a sendiri. Limit untuk x mendekati a adalah positip tak

hingga, dan ditulis

Jika untuk setiap bilangan ada bilangan sehingga apabila

. Secara singkat ditulis

2) Misalkan didefinisikan di setipa titik pada selang buka I = (a,b) yang memuat a

kecuali mungkin di a sendiri. Limit untuk x mendekati a adalah negatif tak

hingga, dan ditulis

Jika untuk setiap bilangan ada bilangan sehingga apabila

. Secara singkat ditulis

Catatan

1) Teorema limit di satu titik berlaku pada limit di tak hingga dan limit tak hingga.

2) Secara umum limit tak hingga bernilai tak hingga, sedang limit di tak hingga dapat

bernilai tak hingga atau berhingga.

2.8 Bentuk Tak Tentu

Setiap menyelesaikan tentang limit, kita dihadapkan pada bentuk pembagian atau

perkalian. Bentuk yang sering ditemukan ada 3 macam, yaitu :

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 68

Page 26: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

1. Bentuk terdefinisi (tertentu) : yaitu bentuk yang nilainya ada dan tertentu, misalnya :

.

2. Bentuk tak terdefinisi : yaitu bentuk yang tidak mempunyai nilai, misalnya :

3. Bentuk tak tentu : yaitu bentuk yang nilainya sembarang, misalnya :

Penting : Persoalan limit adalah mengubah bentuk tak tentuk menjadi bentuk tertentu.

Untuk jelasnya dapat dilihat pada pembahasan berikit ini:

Limit Fungsi Aljabar

Jika diketahui fungsi f(x) dan nilai f(a) terdefinisi, maka lim ( ) ( )x a

f x f a

Contoh : 1.

2.

Berikut ini akan dibahas limit limit fungsi Aljabar bentuk tak tentu yaitu :

.

Limit Bentuk

Limit ini dapat diselesaikan dengan memfaktorkan pembilang dan penyebutnya,

kemudian “mencoret” faktor yang sama, lalu substitusikan nilai x = a.

Catatan :

1. Karena , maka sehingga pembilang dan penyebut boleh dibagi

dengan

2. Nilai limitnya ada jika dan hanya jika :

3. Jika pembilang atau penyebutnya memuat bentuk akar, maka sebelum difaktorkan

dikalikan dulu dengan bentuk sekawannya.

Contoh :

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 69

Page 27: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

1.

2.

3.

Limit Bentuk

Limit ini dapat diselesaikan dengan membagi pembilang dan penyebut dengan

variabel berpangkat tertinggi, selanjutnya menggunakan .

Contoh :

1.

2.

3.

Kesimpulan:

Jika

dan

maka:

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 70

Page 28: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

1.

2.

3.

Soal-soal

1.

2.

3.

Limit Bentuk

Limit ini umumnya memuat bentuk akar:

Cara Penyelesaian :

1. Kalikan dengan bentuk sekawannya !

2. Bentuknya berubah menjadi

3. Selesaikan seperti pada limit sebelumnya.

Contoh:

1.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 71

Page 29: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Sehingga

Secara umum:

1)

2)

3)

Sebagai latihan bagi pembaca, buktikan soal-soal berikut:

1)

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 72

Page 30: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

2)

3)

Limit Bentuk 1

Definisi

Dari definisi dapat dibuktikan teorema berikut :

1.

2.

Contoh :

1.

2.

3.

Limit Deret Konvergen

Definisi : Deret Geometri Konvergen adalah deret geometri dengan rasio .

Teorema :

S : jumlah tak hingga suku deret geometri konvergen

a : U1 : suku pertama

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 73

Page 31: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

r : rasio, yaitu

Contoh :

1. Hitung jumlah tak hingga deret geometri berikut :

a)

Jawab

b)

Jawab

2. Hitung limit berikut :

a)

Jawab

b)

Jawab

3. Ubahlah menjadi pecahan biasa !

a) 0,6666 .....

Jawab

b) 0,242424 .....

Jawab

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 74

Page 32: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

4. Jumlah semua suku deret geometri tak hingga adalah 12, jumlah suku-suku bernomor

genap adalah 4. Tentukan rasio dan suku pertama deret itu !

Jawab :

...... (1)

U2 + U4 + U6 + ... = 4

ar + ar3 + ar5 + ... = 4

arr

ar

rr1 1 12 4 4

...... (2)

Berdasarkan (1) dan (2) diperoleh

Selanjutnya berdasarkan (1) dan (2)

Dengan demikian diperoleh rasio = 12 dan suku pertama = 6

5. Diketahui sebuah bujursangkar dengan sisi 10 cm. Titik tengah keempat sisinya

dihubungkan sehingga terbentuk bujursangkar kedua. Titik tengah keempat

sisibujursangkar kedua dihubungkan lagi sehingga terbentuk bujursangkar ketiga,

demikian seterusnya. Hitunglah jumlah luas semua bujursangkar itu !

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 75

Page 33: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Jawab :

Gambar 2.6

2.9 Limit Fungsi Trigonometri

Dengan menggunakan teorema prinsip apit dan rumus geometri kita dapatkan

teorema dasar dari limit fungsi trigonometri sebagai berikut.

Teorema 1

Dalam membuktikan teorema di atas kita dapatkan suatu akibat yaitu

Dengan menggunakan teorema dasar limit fungsi trigonometri dapat dibuktikan

teorema-teorema berikut:

Teorema 2

1)

2)

3)

4)

5)

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 76

RD C

S Q

52

52

55 P BA

Luas bujursangkar I = AB x AD = 10 x 10 = 100 cm2.Luas bujursangkar II = PQ x PS = 52 x 52 = 50 cm2.Rasio luas = 50

10012

Jumlah semua bujursangkar = a1 5

1501 1

2200

cm2

Page 34: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

6)

7)

Bentuk-bentuk di atas dinamakan dengan limit fungsi trigonometri. Dengan berpandu

pada teorema limit dan bentuk tak tentu. Maka persoalan tentang limit fungsi

trigonometri dapat diselesaikan

Untuk keperluan praktis teorema tersebut dapat dikembangkan menjadi:

Seperti pada fungsi aljabar, maka pada fungsi trigonometri juga berlaku bahwa jika f(a)

terdefinisi, maka: lim ( ) ( )x a

f x f a

Contoh :

1.

2.

Berikut ini akan dibahas limit Fungsi Trigonometri bentuk tak tentu yaitu :

Limit Bentuk

1.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 77

Page 35: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

2.

3.

4.

Jawab

Bentuk di atas menghasilkan sehingga

= 3 + 4

= 7

Limit Bentuk

Limit bentuk dapat diselesaikan dengan mengubahnya ke bentuk

Contoh :

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 78

Page 36: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Limit Bentuk 0.

Limit bentuk 0. dapat diselesaikan dengan mengubahnya ke bentuk 00 .

Contoh :

2. 10 Kekontinuan

Perhatikan gambar berikut, adalah fungsi yang terdefinisi pada selang yag

diberikan.

Gambar 2.7 Gambar 2.8

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 79

Page 37: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Gambar 2.9 Gambar 2.10

Selanjutnya menurut

Gambar 2,7

a) f(a) = d

b)

c)

d)

Gambar 2.8

a) f(a) = c

b)

c)

d)

Gambar 2.9

a) f(a) = b

b)

c)

d)

Gambar 2.10

a) f(a) = b

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 80

Page 38: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

b)

c)

d)

Definisi

Jika terdefinisi dalam suatu selang terbuka yang memuat c, maka

dikatakan kontinu di , asalkan

1)

2)

3)

Contoh

Nyatakan apakah fungsi-fungsi berikut kontinu di titik yang diberikan:

1. di titik

Jawab

Untuk menyelidiki apakah kontinu di titik maka harus

ditunjukkan bahwa 3 syarat kontinu fungsi di satu titik harus terpenuhi.

Ternyata untuk fungsi tidak terdefinisi di , sehingga

tidak kontinu di .

2. di setiap titik pada bilangan real

Jawab

Untuk menyelidiki apakah fungsi di atas kontinu di R, maka cukup diselidiki

apakah kontinu di titik atau

Pada

1)

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 81

Page 39: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

2) , tentukan terlebih dahulu

Sedangkan .

Karena maka

3)

Hal ini menunjukkan bahwa

kontinu di x = 0

Pada

1)

2) , tentukan terlebih dahulu

Sedangkan

Karena maka

3)

Hal ini menunjukkan bahwa

kontinu di x = 1

Karena kontinu di dan

Berarti

kontinu dimana-mana.

3. Tunjukkan bahwa fungsi kontinu di

Jawab :

1) f(1) terdefinisi

2) terdefinisi

3) lim ( ) ( )x

f x f

1

1 Jadi fungsi f x x x( ) 2 3 kontinu di .

4. Selidiki apakah fungsi kontinu di

Jawab :

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 82

Page 40: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

1) (tidak tentu)

Karena f(3) tak tentu maka diskontinu di

5. Selidiki apakah fungsi

kontinu di

Jawab :

1) (terdefinisi)

2)

(terdefinisi)

3) , berarti diskontinu di

6. Selanjutnya perhatikan gambar berikut :

Gambar 2.11

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 83

y

f(a)f(x)

xa

f(x) kontinu di x = a, sebab

1.

y

f(a)

f(x)

xa

f(x) diskontinu di x = a,sebab tidak ada

2.

f(x) diskontinu di x = a, sebab f(a)

y

f(a)f(x)

xa

3.

Page 41: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Soal-soal

1. Selidiki apakah fungsi berikut kontinu atau diskontinu di titik yang diberikan.

a.

b.

c.

2. Diketahui untuk , selidiki apakah kontinu di dan

.

3. Tentukan nilai a dan b sedemikian sehingga

kontinu dimana-mana.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 84

Page 42: BAB II - Dwipurnomoikipbu's Blog | Just another … · Web viewMahasiswa dapat menentukan daerah definisi operasi dua fungsi atau lebih. Mahasiswa dapat mengkomposisikan dua fungsi.

Kalkulus Diferensial: Dwi Purnomo- 85