Ruangvektor-ADIWIJAYA
description
Transcript of Ruangvektor-ADIWIJAYA
![Page 1: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/1.jpg)
Bab 5
RRUUAANNGG VVEEKKTTOORR
Pada bab sebelumnya, kita telah membahas tentang vektor di bidang dan diruang. Selanjutnya, kita akan mencoba memahami pengertian ruang vektor secara umum menurut definisi aljabar. Ini diperlukan sebagai landasan dalam memahami tentang basis dan ruang hasil kali dalam yang banyak dipakai dalam beberapa metode optimasi, sistem kontrol, operation research, dan lain-lain. 5.1 RUANG VEKTOR UMUM Misalkan u , v , dan w adalah unsur pada ruang V dan k, l merupakan skalar bilangan Riil, maka V dinamakan ruang vektor jika memenuhi syarat berikut ini : 1. Jika u dan v adalah vektor-vektor pada V maka u + v
berada pada V juga. 2. =+ vu uv + 3. ( ) ( ) wvuwvu ++=++ 4. Terdapat 0 di V sehingga uuu =+=+ 00 untuk setiap vektor
u di V 5. Untuk setiap u di V, terdapat – u di V yang dinamakan
negatif u sehingga ( ) ( ) 0=+−=−+ uuuu 6. Jika k adalah sebarang skalar dan u berada di V, maka k u
berada di V. 7. ( ) vkukvuk +=+ 8. ( ) ulukulk +=+ 9. ( ) ( ) ( ) ukluklulk == 10. Terdapat unsur 1 sebagai unsur identitas perkalian sehingga
uu =.1
![Page 2: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/2.jpg)
64 Bab 5 ● Ruang Vektor
Contoh 5.1 : Berikut adalah beberapa contoh ruang vektor : 1. Himpunan vektor Euclides dengan operasi standar (operasi
penjumlahan dan operasi perkalian dengan skalar). Notasinya Rn
2. Himpunan polinom pangkat n dengan operasi standar. Bentuk umum polinom orde n pn(x) = a0+a1x+…+anxn
qn(x) = b0+b1x+…+bnxn
Operasi standar pada polinom orde n pn(x)+qn(x) = a0 + b0 + a1x + b1x + … + anxn +bnxn
kpn = ka0 + ka1x + … + kanxn
Notasi untuk ruang vektor ini adalah Pn
3. Himpunan matriks berukuran m x n dengan operasi standar (penjumlahan matriks dan perkalian matriks dengan skalar), ruang vektor ini sering dinotasikan dengan Mmxn
Ruang n–Euclides
Secara geometri vektor-vektor di R4 dan seterusnya belum
bisa digambarkan, tapi operasi-operasi vektor masih sama seperti pada vektor-vektor di R2 dan R3. Orang yang pertama kali mempelajari vektor-vektor di Rn adalah Euclides sehingga vektor-vektor yang berada di ruang Rn dikenal sebagai vektor Eucides sedangkan ruang vektornya disebuat ruang n–Euclides. Contoh vektor di ruang n–Euclides adalah a = (a1, a2,…, an). Seperti halnya di R2 dan R3 , dua vektor ( )nuuuu ,...,, 21= dan
( nvvvv ,...,, 21= ) pada Rn dikatakan sama jika u1 = v1, u3 = v3, … , un = vn. Beberapa sifat yang berlaku pada ruang vektor Euclides adalah : 1. =+ vu uv + 2. ( ( ) ( ) wvuwvu ++=++ 3. uuu =+=+ 00
![Page 3: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/3.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 65 4. ( ) 0=−+ uu , yakni 0=− uu 5. ( ) ( ) ( ) ukluklulk == 6. ( ) vkukvuk +=+ 7. ( ) ulukulk +=+ 8. uu =.1
Sebelum melangkah lebih jauh dalam beberpa pengertian ruang Euclides, berikut adalah beberapa operasi standar pada ruang vektor Euclides, yaitu : • Penjumlahan
( )nn vuvuvuvu +++=+ ...,,, 2211 • Perkalian dengan skalar
( )nkukukuuk ,...,, 21= k adalah sebarang skalar. • Perkalian Titik (Euclidean inner product)
nnvuvuvuvu +++=• ...2211 Contoh 5.2 :
Diketahui u = (–1, 3, 5, 7) dan v = (5, –4, 7, –1) Tentukan u ⋅ v !
Jawab:
u . v = (–1)(5) + (3)( –4) + (5)(7) + (7)( –1) = –5 + (–12) + 35 + (– 7) = 11
Panjang vektor dalam suatu ruang vektor Euclides didefinisikan oleh :
( ) 21
uuu •=
222
21 ... nuuu +++= (5.1)
Sementara itu, jarak antara dua vektor didefinisikan oleh : ( ) vuvud −=,
( ) ( ) ( )2222
211 ... nn vuvuvu −++−+−= (5.2)
![Page 4: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/4.jpg)
66 Bab 5 ● Ruang Vektor
Contoh 5.3 :
Diketahui ( )3,2,1,1=u dan ( )1,1,2,2=v Tentukan jarak antara u dan v !
Jawab:
Dengan menggunakan definisi
u – v = (–1, –1, 1, 2) maka jarak dua vektor tersebut adalah :
d( u , v ) = ((–1)2+(–1)2+12+22)1/2
= 7 5.2 SUBRUANG
Subhimpunan W dari sebuah ruang vektor V dinamakan
subruang V jika W itu sendiri adalah ruang vektor yang tertutup terhadap operasi penambahan dan perkalian skalar yang didefinisikan pada V. Dengan demikian, syarat agar W dikatakan sebagai subruang dari V adalah :
1. W ≠ { } 2. W ⊆ V 3. Jika u dan v berada pada W maka u + v juga berada
pada W 4. Jika u berada di W maka k u juga berada di W, dimana k
adalah suatu skalar Riil. Contoh 5.4 :
Tunjukan bahwa himpunan W yang berisi semua matriks orde 2x2 yang setiap unsur diagonalnya nol merupakan subruang dari ruang vektor matriks 2x2
Jawab :
![Page 5: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/5.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 67
(i) Misal . Jadi W ≠ { } WO ∈⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
0000
(ii) Jelas bahwa W ⊆ Matriks 2x2 (iii) Akan diperiksa apakah BA + ∈ W Ambil sembarang matriks A, B ∈ W
Tulis :
dan ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
00
2
1a
aA ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
00
2
1b
bB
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+
+=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=+
00
00
00
22
11
2
1
2
1
baba
bb
aa
BA
Terlihat bahwa BA + ∈ W (iv) Akan diperiksa apakah WkA∈ Untuk k ∈ Riil maka
Wka
kakA ∈⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
00
2
1
Jadi W merupakan subruang dari ruang vector matriks 2x2
Contoh 5.5 :
Periksa apakah himpunan D yang berisi semua matriks orde 2x2 yang determinannya nol merupakan subruang dari ruang vektor matriks 2x2
Jawab : Ambil sembarang matriks A, B ∈ W Pilih a ≠ b : , jelas bahwa det (A) = 0
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
00ba
A
![Page 6: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/6.jpg)
68 Bab 5 ● Ruang Vektor
, jelas bahwa det (A) = 0 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
abB
00
Perhatikan bahwa :
BA + = ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛abba
Terlihat bahwa det (A + B ) = a2 – b2 ≠ 0 Jadi D bukan merupakan subruang karena tidak tertutup terhadap operasi penjumlahan
5.3 Basis dan Dimensi
Sebuah vektor u dinamakan kombinasi linear dari vektor – vektor 1v , 2v , … , nv , jika vektor – vektor tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk :
nnvkvkvku +++= ...2211 (5.3) dimana k1, k2, …, kn adalah skalar Riil. Contoh 5.6 :
Misal u =(2, 4, 0), dan v = (1, –1, 3), adalah vektor-vektor di R3. Apakah vektor berikut merupakan kombinasi linear dari vektor – vektor di atas !
a. a = (4, 2, 6) b. b = (1, 5, 6) c. c = (0, 0, 0) Jawab:
a. Tulis avkuk =+ 21 , akan diperiksa apakah ada k1, k2, sehingga kesamaan tersebut dapat terpenuhi :
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛=
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛+
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
6 2 4
3 1- 1
0 4 2
21 kk
ini dapat ditulis menjadi :
![Page 7: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/7.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 69
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛=
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
6 2 4
3 0 1- 4 1 2
2
1
k
k
dengan OBE dapat kita peroleh:
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
0 0 0 2 1 0 2 1
~6 3 0 6- 3- 1 2 1 2
12
1
Dengan demikian a merupakan kombinasi linear dari vektor u dan v yang ditulis dalam bentuk :
vua rrr 2+= b. Tulis :
bvkukvrr
=+ 21 akan diperiksa apakah ada k1, k2, sehingga kesamaan tersebut dapat terpenuhi;
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛=
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛+
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
6 5 1
3 1- 1
0 4 2
21 kk
ini dapat ditulis menjadi:
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
6 5 1
3 0 1- 4 1 2
2
1
kk
dengan OBE dapat kita peroleh:
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
3 0 0 2 1 0
1 ~
6 3 0 3 3- 0 0 1
~ 6 3 0
5 1- 4 1 1 2 2
12
12
1
Baris terakhir pada matriks ini menunjukkan bahwa SPL tersebut adalah tidak konsisten(tidak mempunyaisolusi). Jadi, tidak ada nilai k1 dan k2 yang memenuhi persamaan.
c. Dengan memilih k1 = 0 dan k2 = 0, maka dapat ditulis cvkuk rrr
=+ 21
![Page 8: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/8.jpg)
70 Bab 5 ● Ruang Vektor
artinya vektor nol merupakan kombinasi linear dari vektor apapun. Ini berkorespondensi dengan pernyataan bahwa SPL homogen merupakan SPL yang konsisten (selalu punya solusi).
Sebelum memahami pengertian tentang basis suatu
ruang vektor, terlebih dahulu harus dipahami tentang definisi membangun dan bebas linear.
Definisi membangun dan bebas linear a. Himpunan vektor { }nvvvS ,...,, 21= dikatakan membangun
suatu ruang vektor V jika setiap vektor pada ruang vektor V selalu dapat dinyatakan sebagai kombinasi linear dari vektor – vektor di S.
Contoh 5.7 :
Tentukan apakah 1v = (1, 1, 2), 2v = (1, 0, 1), dan 3v = (2, 1, 3)
membangun 3R !
Jawab :
Ambil sembarang vektor di 3R , misalkan ⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛=
3
2
1
uuu
u
Akan diperiksa apakah u merupakan kombinasi linear dari vektor – vektor 1v , 2v , dan 3v . Tulis : 332211 vkvkvku ++= Sehingga dapat ditulis dalam bentuk :
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛=
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
3
2
1
3
2
1
312101211
uuu
kkk
![Page 9: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/9.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 71
Syarat agar dapat dikatakan bahwa 1v , 2v , dan 3v membangun (dari definisi kombinasi linear) adalah SPL tersebut harus mempunyai solusi (konsisten). Dengan operasi baris elementer diperoleh :
3R
⎡
⎣
⎢⎢⎢⎢⎢
⎤
⎦
⎥⎥⎥⎥⎥
1 1 2 u10 -1 -1 − u2 u10 0 0 − − u3 u1 u2
Terlihat bahwa agar SPL itu konsisten, haruslah u3 – u2 – u1 = 0. Padahal diawal vektor u adalah vektor sembarang (unsur – unsurnya bebas, tak bersyarat). Dengan demikian vektor – vektor 1v , 2v , dan 3v tidak membangun 3R .
b. Misalkan { }nuuuS ,...,, 21= adalah himpunan vektor diruang vektor V, himpunan S dikatakan bebas linear (linearly independent), jika SPL homogen :
0...1211 =+++ nnukukuk (5.4) hanya mempunyai satu solusi (tunggal), yakni
01 =k , , ... , 02 =k 0=nk Jika solusinya lebih dari satu, artinya ada solusi 0≠ik untuk
suatu i, maka S kita namakan himpunan tak bebas linear (linearly dependent), ini dapat dikatakan bahwa himpunan S merupakan himpunan vektor yang bergantung linear.
Contoh 5.8 : Diketahui ( )2,3,1−=u dan ( )1,1,1 −=a Apakah saling bebas linear di 3R Jawab :
Tulis :
021
rrr=+ akuk
atau
![Page 10: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/10.jpg)
72 Bab 5 ● Ruang Vektor
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
− 000
121311-
2
1
kk
dengan operasi baris elementer dapat diperoleh :
~000
121311-
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
−~
000
104011
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛ −
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
000
001001
dengan demikian diperoleh solusi tunggal yaitu :
k1 = 0, dan k2 = 0. Ini berarti ū dan ā adalah saling bebas linear.
Contoh 5.9 :
Misal :
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛−=
231
a , ⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
−=
111
b , ⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
−−=
46
2c di 3R
Periksa apakah ketiga vektor diatas saling bebas linear ? Jawab :
Tulis : ckbkak 3210 ++=
atau
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
−−−
−
412613
211 =
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
321
kkk
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
000
dengan operasi baris elementer dapat diperoleh :
![Page 11: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/11.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 73
~010040211
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛ −−
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛ −−
000010211
k1, k2, k3 merupakan solusi tak hingga banyak, artinya vektor cba ,, adalah vektor-vektor yang bergantung linear.
Perhatikan bahwa jika kita ingin memeriksa sejumlah n
vektor di Rn maka dapat dilakukan lebih cepat untuk memeriksa apakah himpunan vektor tersebut bebas linear atau tidak. Cara yang dilakukan adalah kumpulkan vektor – vektor tersebut dalam sebuah matriks sehingga vektor – vektor tadi merupakan vektor kolom pada matriks tersebut. Selanjutnya, cukup diperiksa determinan dari matriks tersebut. Jika determinan matriks tersebut tidak sama dengan nol maka himpunan vektor tersebut adalah bebas linear. Sebaliknya, jika determinan matriks tersebut sama dengan nol maka himpunan vektor tersebut adalah bergantung linear.
Jika V adalah sembarang ruang vektor dan S = { ū1, ū2, … , ūn} merupakan himpunan berhingga dari vektor – vektor di V, maka S dinamakan basis bagi V jika kedua syarat berikut dipenuhi :
• S membangun V • S bebas linear
Contoh 5.10 :
Tunjukan bahwa himpunan matriks berikut :
⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩
⎪⎨⎧
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡−−−
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−
−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−
=2101
,41280
,0110
,63
63M
merupakan basis bagi matriks berukuran 2 x 2 (M2 x 2) !
![Page 12: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/12.jpg)
74 Bab 5 ● Ruang Vektor
Jawab : Tulis kombinasi linear :
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡−
+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−−−
+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−
−+⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡− dc
bakkkk
2101
41280
0110
6363
4321
atau
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+−−−−−
−−+dcba
kkkkkkkkkkkk
4314321
32141
246123863
dengan menyamakan setiap unsur pada kedua matriks tersebut, diperoleh :
(5.5)
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
=
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
−−−−−
−−
dcba
kkkk
4
3
2
1
240611213
08161003
Perhatikan bahwa determinan matriks koefisiennya (MK) tidak sama dengan nol,
yaitu 48. • Karena det(MK) ≠ 0 maka SPL (5.5) memiliki solusi
untuk setiap a, b, c, d. Ini menunjukan bahwa M membangun M2x2.
• Ketika a = 0, b = 0, c = 0, d = 0, SPL (*) merupakan SPL homogen. Karena det(MK) ≠ 0 maka SPL homogen tersebut memiliki solusi tunggal. Dengan demikian, ini menunjukan bahwa M bebas linear.
Karena M bebas linear dan membangun M2 x 2 maka M merupakan basis bagi M2 x 2. Yang perlu diingat, basis untuk setiap ruang vektor adalah tidak tunggal. Jadi, suatu ruang vektor dapat mempunyai lebih dari satu basis. Sekedar contoh, untuk ruang vektor dari M2 x 2, himpunan matriks :
⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩
⎪⎨⎧
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡1000
,0100
,0010
,1001
juga merupakan basisnya.
![Page 13: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/13.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 75
Misalkan matriks : Vektor kolom
A = ⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
−−
−−−
12211321
1121Vektor baris
dengan melakukan OBE kita peroleh bahwa matriks A berkorespondensi dengan :
⎡
⎣
⎢⎢⎢⎢⎢
⎤
⎦
⎥⎥⎥⎥⎥
1 2 0 -10 0 1 00 0 0 0
Dengan memperhatikan kolom-kolom pada matriks hasil OBE yang memiliki satu utama berseseuaian dengan matriks asal. ini berarti, bahwa matriks A tersebut mempunyai basis ruang kolom :
⎪⎭
⎪⎬
⎫
⎪⎩
⎪⎨
⎧
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛−
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛−
231
,111
Sedangkan basis ruang baris diperoleh dengan cara, mentransposkanterlebih dahulu matriks A, lakukan OBE pada At, sehingga diperoleh :
⎡
⎣
⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢
⎤
⎦
⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥
1 0-12
0 112
0 0 00 0 0
Kolom-kolom pada matriks hasil OBE yang memiliki satu utama berseseuaian dengan matriks asal (A). Ini berarti, bahwa matriks A tersebut mempunyai basis ruang baris :
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
−⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
−−−
1321
,
1121
![Page 14: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/14.jpg)
76 Bab 5 ● Ruang Vektor
Dimensi dari basis ruang baris dan ruang kolom senantiasa sama dan dinamakan rank. Jadi rank dari matriks A adalah 2. Contoh 5.11 : Diberikan SPL homogen (dengan peubah p, q, r, dan s) berikut :
2p + q – 2r – 2s = 0 p – q + 2r – s = 0 –p + 2q – 4r + s = 0 3p – 3s = 0
Tentukan basis ruang solusi dari SPL diatas Jawab :
Sistem persamaan diatas dapat ditulis dalam bentuk matriks sebagai berikut :
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
−−−
−−−−
03003014210121102212
dengan melakukan OBE diperoleh :
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛−
−
00000000000021001001
Solusi SPL homogen tersebut adalah : p = a, q = 2b , s = a, dan r = b,
dimana a, b merupakan parameter. atau
![Page 15: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/15.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 77
ba
srqp
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
+
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
=
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
0120
1001
Dengan demikian, basis ruang solusi dari SPL diatas adalah :
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
0120
,
1001
Dimensi dari basis ruang solusi dinamakan nulitas. Dengan demikian, nulitas dari SPL diatas adalah 2.
![Page 16: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/16.jpg)
78 Bab 5 ● Ruang Vektor
Latihan Bab 5
1. Nyatakanlah matriks sebagai kombinasi linear dari
matriks berikut :
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡8036
, , dan ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡− 31
21⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡4210
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−−
2024
2. Periksa, apakah himpunan berikut bebas linear !
a. {6 – x2 , 6 + x + 4x2 } b. {1 + 3x + 3x2, x + 4x2, 5 + 6x + 3x2, 7 + 2x – x2}
3. Periksa, apakah himpunan A = {6 – x2 , 6 + x + 4x2 } membangun polinom orde 2
4. Periksa apakah { , , }
merupakan himpunan yang bebas linear ! Jelaskan. 221 xx +− 222 xx −+ 21051 xx +−−
5. Periksa, apakah himpunan berikut merupakan basis bagi
polinom orde 2 (P2) a. {4 + 6x + x2, – 1 + 4x + 2x2, 5 + 2x – x2} b. {– 4 + x + 3x2, 6 + 5x + 2x2, 8 + 4x + x2}
6. Misalkan ⎭⎬⎫
⎩⎨⎧ +=++= 2222 cbacxbxaJ merupakan
himpunan bagian dari ruang vektor Polinom orde dua. Periksa apakah merupakan subruang dari ruang vektor Polinom orde dua Jika ya, tentukan basisnya
J
7. Diberikan SPL homogen (dengan peubah p, q, dan r) berikut :
p + 2q + 3 r = 0 p + 2q – 3 r = 0 p + 2q + 3 r = 0,
Tentukan basis ruang solusi (buktikan) dan dimensinya.
![Page 17: Ruangvektor-ADIWIJAYA](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022071703/55cf9949550346d0339c970c/html5/thumbnails/17.jpg)
Aljabar Linear Elementer – Adiwijaya 79 8. Tentukan rank dari matriks :
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
−−
−−−
12211321
1121