modul persamaan diferensial
-
Upload
khangminh22 -
Category
Documents
-
view
1 -
download
0
Transcript of modul persamaan diferensial
MODUL PERSAMAAN DIFERENSIAL
Persamaan Diferensial Orde Satu
Diajukan untuk Tugas Mata Kuliah
Persamaan Diferensial
Disusun oleh :
Debora Lusiana 1913150010
Program Studi Pendidikan Matematika
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Kristen Indonesia
2021-2022
i
PRAKATA
Puji dan Syukur kita panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,
karena berkat Tuhan kami penulis mendapatkan kekuatan, semangat,
pikiran yang kuat sehingga dapat menyelesaiakan penulisan modul
ini.
Modul ini berisikan kumpulan pembelajaran persamaan diferensial
orde satu. Dengan kehadiran modul ini, semoga dapat menjadi bahan
referensi bagi dosen, mahasiswa/i pendidikan matematika, ataupun
pihak pendidikan lainnya, pada tahun-tahun berikutnya.
Modul Ini sangat sederhana dan masih banyak kekurangan. Maka
dari itu, dengan segala kerendahan hati kami mengharapkan saran
dan kritik dari semua pihak, sehingga kami penulis dapat melakukan
perbaikan pada edisi berikutnya. Untuk itu, terima kasih setulus-
tulusnya penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah
membantu, sehingga modul ini dapat di selesaikan.
Jakarta,11Januari 2022
(Debora Lusiana)
ii
DAFTAR ISI
PRAKATA ........................................................................................ i
DAFTAR ISI .................................................................................... ii
MODUL 1 ........................................................................................ 1
PERSAMAAN DIFERENSIAL UMUM ORDE 1 ........................ 1
1.1. Bentuk umum orde 1 ............................................................ 4
1.2. Variabel Terrpisah ............................................................. 13
1.3. Variabel yang dipisahkan ................................................... 21
1.4. Rangkuman ........................................................................ 28
1.5. Soal Diskusi Kelompok Mahasiswa .................................. 31
1.6. Latihan Mandiri Mahasiswa ............................................. 46
INDEKS ......................................................................................... 50
GLOSARIUM ................................................................................ 51
DAFTAR PUSTAKA .................................................................... 53
1
Capaian Kompetensi Uraian Materi
1. Mahasiswa/i dapat
memahami pengertian,
konsep, metode Persamaan
Diferensial Orde I.
2. Mahasiswai/i dapat
mengerjakan/menyelesaikan
persoalan yang berkaitan
dengan persamaan
diferensial orde I.
1. Menentukan faktor
integrasi terhadap
persamaan kategori linear.
2. Menentukan solusi general
persamaan diferensial
kategori linear.
3. Menentukan Persamaan
diferensial yang
variabelnya yang dapat
terpisahkan maupun
dipisahkan
4. P.D yang homogen
5. P.D yang tidak homogen
dengan transformasi
MODUL 1
PERSAMAAN DIFERENSIAL UMUM ORDE 1
2
Pendidikan matematika merupakan pendidikan yang
mendasari dasar dan teori β teori matematika, misalkan aljabar,
geometri statistika dan lainnya. Dalam pendidikan matematika ada
banyak mata kuliah yang dipelajari, sebut saja seperti yang akan
dibahas dalam modul ini yaitu persamaan diferensial. Persamaan
diferensial memiliki beberapa fungsi yang dapat digunakan dalam
pemodelan matematika di bidang teknik dan sains. Persamaan
diferensial biasanya mengkaji tentang pengertian persamaan
diferensial, jenis dan orde, kemudian persamaan diferensial orde
pertama beserta solusinya, persamaan orde kedua dan aplikasi
persamaann diferensial. Namun, pada makalah ini kita hanya
membahas persamaan diferesnsial orde satu.
Persamaan diferensial merupakan bagian dari persamaan
matematika yang berguna sebagai variabel pertama atau lebih,
kemudian saling berkaitakan dengan nilai dari fungsi dan juga
turunan dalam beragam jenis orde. Selain penting dalam matematika
persamaan diferensial juga memiliki peranan yang penting dalam
bidang rekayasa, ilmu ekonomi, fisika dan lainya.
Teori persamaan diferensial dapat dikatakan sudah
berkembang dan metode yang digunakan pun beragam variasi sesuai
dengan jenisnya yaitu merupakaan persamaan diferensial biasa yang
fungsinya tidak diketahui atau disebut variabel terikat dan fungsi
dari variabel bebas tunggal. Kemudian, ada juga diferensial parsial
PENDAHULUAN
3
merupakan persamaan yang mana fungsinya tidak diketahui atau
memiliki fungsi dari banyaknya variabel bebas yang melibatkan
turunan parsial. Namun, dalam makalah ini kami akan membahas
persamaan diferensial biasa orde satu. Selain itu juga, makalah ini
berisi contoh dan soal β soal yang dapat menjadi referensi bagi
penulis dan terutama bagi pembacanya.
1.2 Tujuan Kajian
Tujuan makalah ini dibuat yaitu sebagai bahan pengetahuan
untuk mengetahui pengertian dan metode menyelesaian persamaan
diferensial orde pertama (satu) dan juga bertujuan supaya makalah
ini dapat menjadi pengangan atau referensi penulis dan pembaca dan
lembaga lainnya.
1.3 Kegunaan Kajian
Dalam makalah persamaan diferensial ini diharapkan dapat
bermanfaat bagi semua, baik penulis maupun pembacanya. Bagi
penulis, makalah ini digunakan sebagai bahan ajar untuk
dipresentasikan dalam kelas dan juga untuk menambah referensi
mengenai bidang matematika. Bagi pembaca, makalah ini
diharapkan bermanfaat yang dapat menambah wawasan dan juga
sebagai literatur atau referensi untuk mempelajari lebih dalam
mengenai materi ini.
4
Pada awal materi, penulis akan menjelaskan terkait materi
persamaan diferensial baik secara umum hingga khusus yang
merujuk ke persamaan diferensial orde 1. Secara umum, adalah
persamaan yang memuat turunan, terdiri dari satu atau beberapa
variabel bebas dan beberapa pangkat dari variabel terikat. Persamaan
tersebut dipecah hingga terdapat beberapa bagian, yaitu persamaan
diferensial biasa dan persamaan diferensial linear. Suatu persamaan
dikatakan persamaan diferensial biasa, bila terdapat satu variabel
bebas saja (J. Lumbantoruan, 2019a). Kemudian, jika pangkat dari
variabel terikat tidak lebih dari satu, maka disebutkan persamaan
diferensial linear.
Pada dasarnya, klasifikasi persamaan diferensial ditinjau dari
ordenya. Orde merupakan nama lain dari tingkat, sedangkan derajat
adalah pangkat (J. Lumbantoruan, 2019c). Berikut bentuk umum
dari persamaan diferensial biasa (Nababan, 2021),
Kegiatan Pembelajaran I
1.1 Bentuk umum orde I
MODUL 1
PERSAMAAN DIFERENSIAL ORDE 1
πΉ (π₯, π¦,ππ¦
ππ₯,π2π¦
ππ₯2,π3π¦
ππ₯3, β¦ ,
πππ¦
ππ₯π) = 0
5
Dikatakan πΉ merupakan suatu fungsi rill yang diberikan dan πππ¦
ππ₯π
sebagai turunan ke π dari variabel π¦ terhadap variabel π₯.
Selanjuntnya, ada bentuk umum dari persamaan diferensial linear
dan tidak linear.
(J. Lumbantoruan, 2019b), persamaan yang di atas adalah
gambaran dari persamaaan diferensial linear, yang di mana
π0, π1, β¦ , ππ dan πΉ adalah fungsi-fungsi yang diberikan dan
diperoleh dari variabel π₯ saja. Dengan syarat, π0 (π₯) β 0.
(BAB IV PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER, 2013), adapun
beberapa contoh bentuk dari persamaan diferensial linear yaitu :
π₯π3π¦
ππ₯3 + 2ππ¦
ππ₯β 4π₯π¦ = 0
ππ5π
ππ5 + 6π2π
ππ2 β 2ππ = 4
ππ8π
ππ8 β 10π4π
ππ4 = sin 3π₯
Selain itu, ada juga beberapa contoh bentuk persamaan diferensial
yang bukan linear yaitu (J. Lumbantoruan, 2015) :
π₯π3π¦
ππ₯3 + 2 (ππ¦
ππ₯)
2
β 4π₯π¦ = 0
π (π5π
ππ5)3
+ 6π2π
ππ2 β 2ππ = 4
π0(π₯)π¦π + π1(π₯)π¦πβ1 + β― + ππ(π₯)π¦ = πΉ(π₯)
6
ππ8π
ππ8β 10 (
π4π
ππ4)
6
= sin 3π₯
Berikut beberapa contoh persamaan berorde 1, 2, dan 3:
ππ¦
ππ₯+ 8π₯ β 3 = 0 orde 1
π2π¦
ππ₯2+ 6π₯ + 8 = 0 orde 2
π3π¦
ππ₯3 + 4π¦ β 2 = 0 orde 3
2π3π₯
ππ¦3 + 4π2π₯
ππ¦2 βππ₯
ππ¦= 2π₯ + 3 Persamaan Diferensial Orde 1, 2, dan 3
(Saputro, 2020), setelah Anda memahami pernyataan
sebelumnya, secara tidak langsung pasti sudah tergambarkan seperti
apa persamaan diferensial orde satu yang akan dikupas lebih dalam
lagi. Persamaan diferensial orde pertama merupakan persamaan
yang mudah dipahami, karena hanya melibatkan turunan pertama
pada fungsi tertentu dan biasanya lebih cepat mencari solusinya dan
tidak melibatkan orde lain (Male & Lumbantoruan, 2021).
Bentuk Umum persamaan diferensial orde satu:
ππ¦
ππ₯= π(π₯, π¦)
Keterangan,
ππ¦
ππ₯ = Turunan pertama
7
π(π₯, π¦) = fungsi yang melibatkan π₯, π¦
Contoh 1
Carilah penyelesaian dari persamaan diferensial berikut!
ππ
ππ= π2 + 2π + 1
Pembahasan
Integralkan pada variabel x
β«ππ
ππππ = β« π2 + 2π + 1 ππ
π =1
3π3 + π2 + π + π
β
Contoh 2
Carilah nilai fungsi yang telah diberikan!
π(π₯) = 2 cos π₯ + 10
Pembahasan
ππ¦
ππ₯= β2 sin π₯
β
Berikut persamaan yang dapat diperoleh:
8
ππ
ππ+ π(π)π = π(π)
Keterangan:
π(π)π = π(π) merupakan fungsi linear.
(J. Lumbantoruan, 2020), dari bentuk persamaan yang ada, dapat
diselesaikan melalui beberapa langkah, sebagai berikut :
1. Jika pada soal tidak sesuai dengan bentuk umum, maka
sesuaikanlah,
2. Buatlah ke dalam bentuk integrasi πβ« π(π)ππ₯
3. Kalikan kedua ruas dengan hasil faktor integrasi,
4. Selesaikan ke bentuk π = β―
Materi prasyarat(J. Lumbantoruan, 2021a):
1. Perkalian turunan = π’ Γ π£β² + π’β² Γ π£
2. Integral tak tentu
Contoh 3
Tentukanlah nilai dari persamaan diferensial berikut!
ππ¦
ππ₯+
2
π₯π¦ =
sin 3π₯
π₯2
Pembahasan
ππ¦
ππ₯+
2
π₯π¦ =
sin 3π₯
π₯2 Langkah 1 telah sesuai
9
πβ«(2
π₯)ππ₯ = π2 ln|π₯|+π Langkah 2 telah sesuai
= πln|π₯|2+π = πln π₯2+π = π₯2
(ππ¦
ππ₯+
2
π₯π¦ =
sin 3π₯
π₯2) Γ π₯2 Langkah 3 telah sesuai
π₯2ππ¦
ππ₯+ 2π₯π¦ = sin 3π₯
Perhatikan pernyataan di atas seperti pola perkalian turunan, Anda
dapat mengikuti pola tersebut.
π
ππ₯(π’ Γ π£) = π’ Γ π£β² + π’β² Γ π£
π
ππ₯(π₯2 Γ π¦) = sin 3π₯
β«ππ¦
ππ₯(π₯2 Γ π¦)ππ₯ = β« sin 3π₯ ππ₯
π₯2 Γ π¦ =β cos 3π₯
3+ π
(π₯2 Γ π¦ =β cos 3π₯
3+ π) Γ
1
π₯2
π¦ = βcos 3π₯
3π₯2+
π
π₯2
π¦ = (β1
3cos 3π₯ + π) π₯β2 Langkah 4 telah sesuai.
β
10
Contoh 4
πππ
ππ+ (1 + π)π = πβπ; π = 0 bilamana π = 1
Pembahasan
Langkah pertama, terlebih dahulu Anda sesuaikan bentuk soal
dengan bentuk umum persamaan diferensial orde satu.
(πππ
ππ+ (1 + π)π = πβπ) Γ
1
π
ππ
ππ+
(1+π)
ππ =
πβπ
π Langkah 1 telah sesuai
πβ«(1+π
π)ππ = πβ«(
1
π+1)ππ
Langkah 2 telah sesuai
(ππ
ππ+
(1 + π)
ππ =
πβπ
π) Γ (πππ)
πππ ππ
ππ+ ππ(1 + π)π = πβπ Langkah 3 telah sesuai
Kedua ruas dikali 1
πππ
Catatan
πln π = π
πln π₯ = π₯
Jadi, πln|π₯|+π₯ = πln|π₯| Γ ππ₯ = π₯ππ₯
11
π =βπβπ
πππ+
π
πππ
π = β1
ππ2π+
π
πππ
Substitusikan pada π = 0 bilamana π = 1
0 = β1
π2+
π
π
1
π2 =π
π β π =
1
π
Jadi, Anda dapat memasukkan nilai c pada persamaan yang telah
didapatkan sebelumnya.
π = β1
ππ2π+
1π
πππ
β
Contoh 5
sin(π)ππ
ππ+ π πππ (π) = sin(π)
Tentukan solusi umum dari persamaan linear diferensial di atas!
Pembahasan
sin(π)ππ
ππ+ π cos(π) = sin(π) kedua ruas dibagi π ππ(π)
ππ
ππ+ π cot(π) = 1 Langkah 1 telah sesuai
12
π£(π) = πβ« cot(π)ππ Langkah 2 telah sesuai
= πln|sin π| = sin π
ππ
ππ+ π cot(π) = 1
sin(π)ππ
ππ+ π cos(π) = sin(π) Langkah 3 telah sesuai
Perhatikan pernyataan di atas seperti pola perkalian turunan, Anda
dapat mengikuti pola tersebut.
π
ππ(π’ Γ π£) = π’ Γ π£β² + π’β² Γ π£
β«π
ππ (sin π . π)ππ = β« sin(π) ππ
sin π . π = β cos(π) + πΆ
π = βππ‘π (π) + πΆ . πππ ππ (π) Langkah 4 telah sesuai
β
13
Persamaan diferensial variable terpisah adalah βpersamaan yang
melibatkan turunan, pada suatu fungsi tertentuβ(J. Lumbantoruan,
2021b).
Bentuk umum(Umami, n.d.),
π(π₯, π¦)ππ₯ + π(π₯, π¦)ππ¦ = 0
Bentuk persamaan diferensial π(π₯)ππ₯ + π(π¦)ππ¦ = 0
Solusi nya kedua ruas kita integralkan
β« π(π₯)ππ₯ + β« π(π¦)ππ¦ = π
Dalam persamaan yang memiliki bentuk π ππ₯ + π ππ¦ = 0 akan
selalu memiliki konsep M fungsi adalah x saja dan N adalah variable
fungsi y(J. Lumbantoruan et al., 2021). Maka
ππ
ππ¦+
ππ
ππ₯= 0
Hal ini bentuk paling sederhana dari persamaan diferensial yang
disebut dengan eksa (variable terpisah) (Ibrahim Boiliu et al., 2021).
β« π ππ₯ β« πππ¦ = πΆ
Kegiatan Pembelajaran II
1.2 Variabel Terpisah
14
Contoh 1 :
π¦β² =π¦
π
ππ¦
ππ₯=
π¦
π₯ππ‘ππ’
ππ¦
π¦β
ππ₯
π₯= 0
Pembahasan
β«ππ¦
π¦β β«
ππ₯
π₯= 0 πππ ln π¦ β ln π₯ = π1
lnππ¦
π¦= π1,
π¦
π₯= 2π1 = π πππ π¦ = ππ₯
β
Contoh 2 :
ππ¦
ππ₯+
1 + π¦3
π₯π¦2(1 + π₯2)= 0
Pembahasan
π¦2ππ¦
1 + π¦3+
1
π₯(1 + π₯2)ππ₯ = 0
Variabel-variabel nya terpisah maka
π¦2ππ¦
1 + π¦3+
ππ₯
π₯β
π₯ππ₯
1 + π₯2
15
1
3ππ|1 + π¦3||+ππ||π₯| β
1
2ln(1 + π¦2) = π1
2 ln|1 + π¦3| + 6 ln|π₯| β 3 ln(1 + π₯2) = 6π1 = π2
lnπ₯6(1 + π¦3)2
(1 + π¦2)3= ππ2 = πΆ
β
Contoh 3 : (π₯ + 1)ππ₯(π¦2 β 3)ππ¦ = 0
Maka solusi nya kita integral kan saja terhadap variabelnya masing-
masing menjadi
β«(π₯ + 1)ππ₯ + β« π¦2 β 3ππ¦ = 0
Pembahasan
1
2π₯2 + π₯ +
1
3π¦3 β 3π¦ = π
Bentuk persamaan diferensial nya (Manalu, 2019):
π1(π₯)π1(π¦)ππ₯ + π2(π₯)π2(π¦)ππ¦ = 0
π(π₯, π¦)ππ₯ + π(π₯, π¦)ππ¦ = 0
π1(π₯)π1(π¦) π2(π₯)π2(π¦)ππ¦ = 0
π1(π¦)π2(π₯)
16
Direduksi dengan mengalikan πΌ
π1(π¦)π2(π₯) persamaan diferensial
menjadi
π1(π₯)
π2(π₯)ππ₯ +
π2(π¦)
π1(π¦)ππ¦ = 0
Karena telah menjadi variabel terpisah, maka persamaan diferensial
variable terpisah nya menjadi (J. H. Lumbantoruan, 2017).
β«π1(π₯)
π2(π₯)ππ₯ + β«
π2(π¦)
π1(π¦)ππ¦ = π
ππ¦
ππ₯= π‘π’ππ’πππ ππππ‘πππ π‘ππβππππ π£πππππππ π₯
ππ
ππ‘= π‘π’ππ’πππ ππππ‘πππ π‘ππβππππ π£πππππππ π‘
Contoh 4
ππ¦
ππ₯= π₯2
Pembahasan
ππ¦
ππ₯= π₯2
β« ππ¦ = β« π₯2 ππ₯
π¦ =1
3π₯3 + π
Γ (ππ₯)
17
β
(J. Lumbantoruan et al., 2020), persamaan diferensial dengan
variable nya dapat di pisahkan, jika pemisahan nya ini bisa
dilakukan.
Maka kita dapat tulis
π(π¦)ππ¦ + π(π₯)ππ₯ = 0
Kemudian jika kita integrasi, kita mendapatkan solusi satu tetapan
sembarang K/C menjadi
β« π(π¦)ππ¦ + β« π(π₯)ππ₯) = πΎ
Contoh 5
ππ¦
ππ₯=
1
π₯π¦
Pembahasan
ydy =dy
x
β« π¦ππ¦ β β«ππ₯
π₯= π
π¦2
2β ln π₯ = π
18
Contoh 6
Apakah persamaan ππ¦
ππ₯=
π₯2
2βπ¦2 merupakan persamaan diferensial
yang dapat di pisahkan ?
ππ¦
ππ₯=
π₯2
2 β π¦2
Pembahasan
= (2 β π¦2)ππ¦ = (π₯2)ππ₯
Perlu Anda pahami, bahwa persamaan yang
berekspresi π¦ = π(π₯) disebut persamaan fungsi eksplisit.
contohnya π¦ = 3π₯Β² + 5π₯ β 7; π¦ = π₯Β² + π ππ π₯
Kemudian, tidak semua fungsi dapat dituliskan dalam ekspresi
eksplisit. Contohnya seperti berikut ini:
πππ (π₯ + π¦) + β(π₯π¦Β²) β 5π₯ = 0;
π¦ + πππ (π₯π¦Β²) + 3π₯Β² = 5π¦Β² β 6
1. π₯π¦β² + π¦2 + π₯2 + 1 = 0 ππ‘ππ’ π₯ππ¦
ππ₯+ π¦2 + π₯2 + 1 = 0
Persamaan diferensial Orde satu Implisit
2. π¦" β 2π¦ + ππ₯ = 0 ππ‘ππ’π2π¦
ππ₯2β 2π¦ + ππ₯ = 0
19
Bukan Persamaan diferensial orde I, tetapi Persamaan diferensial
Orde II bentuk implisit
3. π¦β² = 2π¦ + ππ₯
Persamaan diferensial orde satu bentuk eksplit π(π₯, π¦) = 2π¦ + ππ₯
Secara umum, fungsi f(x,y) = c, di mana c adalah anggota bilangan
real yang dikatakan sebagai persamaan fungsi implisit. Turunan
fungsi implisit dapat memuat fungsi-fungsi implisit tanpa harus
mengubah bentuk fungsi implisit menjadi fungsi eksplisit.
Menurunkan fungsi implisit terhadap x dapat dilakukan dengan cara:
1. Turunkan kedua ruas (ruas kanan dan ruas kiri) terhadap x;
2. Menggunakan aturan rantai;
3. Tentukan ππ¦
ππ₯.
Contoh 7 :(π‘ + 1)ππ‘ β1
π¦2 ππ¦ = 0
Tentukan solusi persamaan diferensial yang dapat dipisahkan pada
bentuk di atas!
Pembahasan
(π‘ + 1)ππ‘ β1
π¦2 ππ¦ = 0
β«(π‘ + 1)ππ‘ = β«1
π¦2ππ¦
+(1
π¦2ππ¦)
Γ (β1)
20
1
2π‘2 + π‘ + π = β« π¦β2ππ¦
1
2π‘2 + π‘ + π = βπ¦β1 + π
1
2π‘2 + π‘ + π = βπ¦β1
(β1
2π‘2 β π‘ β π)β1 = (π¦β1)β1
(β1
2π‘2 β π‘ β π)β1 = π¦β²
Contoh 5 :
(π¦ β π¦2)ππ¦
ππ₯β π₯2 =
(π¦ β π¦2)ππ¦
ππ₯= π₯2
β«(π¦ β π¦2). ππ¦ = β« π₯2ππ₯
1
2π¦2 β
1
3π¦3 + π =
1
3π₯3 + π
1
2π¦2 β
1
3π¦3 =
1
3π₯3 + π
β
+π₯2
Γ (ππ₯)
21
Persamaan diferensial π¦β² =π¦+π₯
π₯ merupakan PD yang tidak dapat
dipisahkan(Husnah, n.d.).
Bukti :
π¦β² =π¦+π₯
π₯=
ππ¦
ππ₯=
π¦+π₯
π₯ (kemudian dipindah ruaskan namun kita bisa
melihat bahwa tidak bisa terpisah)
=ππ¦
π¦ + π₯=
ππ₯
π₯ β ππ· π‘ππππ πππππ‘ πππππ πβπππ
β
Dalam fungsi suatu persamaan diferensial yang memiliki bentuk
ππ¦
ππ₯= π(π₯, π¦) dapat disebut homogen jika :
π(ππ₯ ππ¦) = ππ, π (π₯, π¦).
Persamaan π (π, π)ππ + π (π, π)ππ = 0 disebut homogen jika
π(π, π) dan π(π, π) homogen dengan derajat sama. Persamaan
homogen dilakukan menggunakan transformasi atau subtitusi
(Annisa Yanti Efendi, n.d.):
π = π£π
Kegiatan Pembelajaran III
1.3 Variabel yang dipisahkan
22
π£ =π
π
ππ = π£ ππ + π ππ£.
ππ£ =π ππ β π ππ
π2
Dengan transformasi maka diperoleh suatu persamaan diferensial
dalam π dan π dengan variabel terpisah. Kemudian apabila substitusi
dari persamaan homogen diubah menjadi bentuk variabel yang
terpisah π dan π£. Sehingga diperoleh :
Contoh :
1. π₯ ππ¦ + π¦ ππ₯ = 0
Misal :
ππ₯ = π₯, πβ²π₯ = 1
ππ¦ = π¦, πβ²π¦ = 1
πβ²π₯ β πβ²π¦ = 1 β 1 = 0
π₯ ππ¦ + π¦ ππ₯ = 0
β«ππ¦
π¦+ β«
ππ₯
π₯= β« 0
ln π¦ + ln π₯ = ln π
23
π¦π₯ = πΆ
β
2. Selesaikanlah πβ² =π2+π2
ππ
Pembahasan
πβ² =π2 + π2
ππ
ππ
ππ=
π2 + π2
ππ
ππππ = (π2 + π2) ππ
ππ = ππ
πβ²π = π
ππ = (π2 + π2)
πβ²π = 2π
πβ² β πβ² = π β 2π = βπ β 0
π = π£π
π =π£
π
ππ =π£ππ β πππ£
π2
24
πβ² =π2 + π2
ππ
πβ² =π
π+
π
π
ππ
ππ=
1
π£+ π£
ππ = (1
π£+ π£) ππ
ππ = (1
π£+ π£) (
π£ππ β πππ£
π2)
π£ππ£ βππ
π=, 0
1
2π£2 β ln|π| = π1
π2 = π2 ln π2 + ππ2 untuk π β 0 dan π β 0
β
3. Tentukan apakah persamaan diferensial ini homogen atau tidak
π¦β² =π¦2
π₯
Pembahasan
Kita bisa langsung melihat bahwa persamaan dibawah ini adalah
persamaan tidak homogen karena kita dapat membuktikannya
langsung.
Bukti :
25
π(π‘π₯, π‘π¦) =(π‘π¦)2
π‘π₯=
π‘2π¦2
π‘π₯= π‘
π¦2
π₯β π(π₯, π¦)
β
4. (π₯2 + π¦2)ππ₯ + π₯π¦ ππ¦ = 0
Pembahasan
Substitusikan
π¦ = π£π₯ dan ππ¦ = π£ ππ₯ + π₯ ππ£
Maka :
(π₯2 + π¦2)ππ₯ + π₯π¦ ππ¦ = 0
(π₯2 + (π£π₯)2)ππ₯ + π₯(π£π₯) (π£ ππ₯ + π₯ ππ£) = 0
(π₯2 + 2π₯2π£2)ππ₯ + π₯3π£ππ£ = 0
π₯2(1 + 2π£2)ππ₯ + π₯3π£ππ£ = 0 Persamaan diferensial V. Terpisah
ππ₯
π₯+
π£ππ£
(1 + 2π£2)= 0
β«ππ₯
π₯+ β«
π£ππ£
(1 + 2π£2)= 0
ln π₯ +1
4ln(1 + 2π£2) = π
ln π₯ +1
4ln (1 + 2
π¦2
π₯2) = π
26
β
5. Apakah persamaan diferensial π¦β² =π¦+π₯
π₯ merupakan persamaan
diferensial homogen ?
Pembahasan
π¦β² =π¦ + π₯
π₯β π(π₯, π¦) =
π¦ + π₯
π₯
π(ππ₯, ππ¦) =ππ¦ + ππ₯
ππ₯
π(ππ₯, ππ¦) =π(π¦ + π₯)
ππ₯=
(π¦ + π₯)
π₯= π(π₯, π¦)
β
Maka persamaan diferensial π¦β² =π¦+π₯
π₯ merupakan persamaan
homogeny.
6. Apakah persamaan diferensial π¦β² =π₯3+3π¦
π₯π¦ merupakan persamaan
diferensial homogen :
Pembahasan
π(π₯, π¦) =π₯3+3π¦
π₯π¦
π(ππ₯, ππ¦) =(ππ₯)3 + 3(ππ¦)
(ππ₯)(ππ¦)
27
π(ππ₯, ππ¦) =π3π₯3 + 3ππ¦
π2π₯π¦
=π(π2π₯3 + 3π¦)
π‘2π₯π¦=
π2π₯2 + 3π¦
ππ₯π¦β π(π₯, π¦)
β
Maka persamaan diferensial π¦β² =π₯3+3π¦
π₯π¦ merupakan bukan
persamaan diferensial homogen
28
Persamaan diferensial merupakan persamaan matematika
yang berfungsi untuk satu variabel atau lebih, yang menghubungkan
nilai fungsi itu sendiri dan turunan dalam berbagai orde. Persamaan
diferensial dapat digolongkan menjadi beberapa bagian, yaitu
persamaan diferensial biasa dan linear.
Suatu persamaan dikatakan persamaan diferensial biasa, bila
terdapat satu variabel bebas saja. Kemudian, jika pangkat dari
variabel terikat tidak lebih dari satu, maka disebutkan persamaan
diferensial linear. Persamaan diferensil orde satu, hanya melibatkan
turunan pertama pada fungsi tertentu dan biasanya lebih cepat
mencari solusinya dan tidak melibatkan orde lain.
Bentuk umum dari berikut persamaan yang dapat diperoleh:
ππ
ππ+ π(π)π = π(π)
Keterangan:
π(π)π = π(π) merupakan fungsi linear.
Dari bentuk persamaan yang ada, dapat diselesaikan melalui
beberapa langkah, sesuai yang telah dijelaskan pada materi subbab
satu. Adapun materi prasyaratnya, yaitu perkalian turunan = π’ Γ
π£β² + π’β² Γ π£ dan Integral tak tentu.
Kegiatan Pembelajaran IV
1.4 Rangkuman
29
Persamaan Diferensial Parsial adalah persamaan yang
memiliki lebih dari satu variabel terikat. Persamaan Diferensial Orde
satu hanya dapat melibatkan turunan pertama atau bisa dikatakan
suatu fungsi yang memuat satu variabel bebas (π₯) dan satu variabel
yang tak bebas (π¦) beserta turunan pertamanya (π¦β²) yang dapat
dikaitkan secara eksplisit ataupun implisit.
Solusi umum Persamaan Diferensial itu adalah fungsi yang
memuat konstanta atau sering dikatakan sebagai variabel C dan
memenuhi Persamaan Diferensial. Solusi khusus dapat diperoleh
dari solusi yang diperoleh dari solusi umum dengan mengambil nilai
C suatu bilangan tertentu atau solusi yang memenuhi syarat yang
diberikan. Persamaan Diferensial yang memiliki solusi umumnya
diberikan oleh fungsi π(π₯, π¦, πΆ) = 0 dapat ditentukan dengan
mengeliminasi πΆ dari kedua persaman:
{π(π₯, π¦, πΆ) = 0
π
ππ₯π(π₯, π¦, πΆ) = 0
Metode Integral Langsung dapat digunakan jika persamaan
diferensial dapat dinyatakan dalam bentuk ππ¦
ππ₯= π(π₯) artinya bentuk
persamaannya dapat diintegralkan secara langsung dan dapat
diperoleh menjadi β« ππ¦ = β« π(π₯)ππ₯ β π¦ = πΉ(π₯) + πΆ. Metode
Pemisahan Variabel dapat digunakan jika persamaan diferensial
mempunyai dua variabel dan dapat dipisahkan pada ruas yang
berbeda dan dapat ditulis dalam bentuk:
30
ππ¦
ππ₯= π(π₯, π¦)
β dengan catatan π (π₯, π¦)dapat dipisahkan menjadi π(π₯) dan π(π¦)
Sehingga dapat diperoleh β« π(π¦)ππ¦ = β« π(π₯)ππ₯ β π¦ = πΉ(π₯) + πΆ
Metode Subtitusi biasanya digunakan pada persamaan diferensial
homogen yang mempunyai dua variabel tetapi tidak dapat
dipisahkan secara langsung pada ruas yang berbeda.Untuk
melakukan menyelesaikan perlu diubah agar variabelnya dapat
dipisahkan, biasanya diambil subtitusi
π¦ = π£ β π₯ βππ¦
ππ₯= π£ + π₯
ππ£
ππ₯
Penyelesaian selanjutnya serupa dengan Metode Pemisahan
Variabel.
Dalam fungsi suatu persamaan diferensial yang memiliki
bentuk ππ¦
ππ₯= π(π₯, π¦) dapat disebut homogen jika :
π(ππ₯ ππ¦) = ππ, π (π₯, π¦).
Persamaan π (π, π)ππ + π (π, π)ππ = 0 disebut homogen jika
π(π, π) πππ π(π, π) homogen dengan derajat sama. Persamaan
homogen dilakukan menggunakan transformasi atau subtitusi: π =
π£π.
31
1. ππ¦
ππ₯+ 4π¦ = π₯ β 2π₯2
Pembahasan
Faktor integral adalah :
eβ« p(x)ππ₯ = πβ«β― = πβ―
eβ« p(x)ππ₯π¦ = β« π(π₯)eβ« p(x)ππ₯ + πΆ
πβ―π¦ = β« π₯ β β― πβ― + πΆ
π¦ = (β― β 2π₯2
4β
1 β β―
β―β
1
β―) +
πΆ
β―β―
π¦ = (β― β 8π₯2 β β― + β― β 1
β―) +
πΆ
π4π₯
π¦ = (β― β β― β β―
8) +
πΆ
π4π₯
2. ππ¦
ππ₯= β2π₯π¦
Pembahasan
Kegiatan Pembelajaran V
1.5 Soal Diskusi Kelompok Mahasiswa
32
β«ππ¦
ππ₯= β« β2π₯π¦
ln y = β β―β― + πΆ
y = eβ β― + πΆ
y = πΆ. eβ β―
3. π¦β² + π¦ = (1 + π₯)2
Pembahasan
ππ¦
ππ₯+ π¦ = (1 + π₯)2
Faktor Integral adalah
eβ« p(x)ππ₯ = πβ« 1 = πβ―
eβ« p(x)ππ₯π¦ = β« π(π₯)eβ« p(x)ππ₯ + πΆ
πβ―π¦ = β«(1 + π₯)β― ππ₯ + πΆ
πβ―π¦ = β« πβ―(1 + π₯)β― β 2ππ₯(β― + π₯) +2ππ₯ + πΆ
π¦ = (1 + π₯)β― β 2(β― + π₯) + 2 +π
ππ₯
33
4. π₯π¦β² + π¦ = 3
Pembahasan
Persamaan diubah menjadi:
π₯ππ¦
ππ₯= 3 β π¦ kalikan kedua ruas dengan
ππ₯
π₯(3 β π¦)
1
β― β β―ππ¦ =
1
π₯ππ₯
β«1
3 β π¦ππ¦ = β«
1
π₯ππ₯
β ln(β― β β― ) ππ¦ = ln β― + ln β― = ln β―
ln(3 β π¦)β β― = ln β―
(3 β π¦)β β― = πΆπ₯
5. 5. π¦2(π¦ + 1) ππ₯ + π¦2(π¦ β 1)ππ¦ = 0
Pembahasan
Persamaan diatas diubah menjadi:
1
π₯ β 1ππ₯ +
1
π¦ + 1ππ¦ = 0
β«1
π₯ β 1ππ₯ + β«
1
π¦ + 1ππ¦ = ln | β― |
34
ln|β― β β― | + ln|β― + β― | = ln | β― |
ln|(β― β β― )(β― + β― )| = ln | β― |
(β― β 1)(β― + 1) = β―
6. ππ¦
ππ₯=
π₯+3π₯2
π¦2 untuk π¦ = 6 ketika π₯ = 0
Pembahasan
Persamaan di atas kita ubah menjadi π¦2ππ¦ = (π₯ + 3π₯2)ππ₯
π¦2ππ¦ = (π₯ + 3π₯2)ππ₯
1
β―π¦3 = β― π₯2 + β― + πΆ0 dikalikan 3
π¦3 =β―
β―π₯2+ β― π₯β― + πΆ
π¦ = ββ―
β―π₯2+ β― π₯3 + πΆ
3
Substitusikan y = 6dan x = 0, sehingga diperoleh :
β― = ββ― + β― + πΆ3
β πΆ = β―3 = 216
Jadi, penyelesaiannya adalah :
π¦ = ββ―
2π₯2+ β― π₯3 + 216
3
35
7. 2(π¦ + 3)ππ₯ β π₯π¦ ππ¦ = 0
Pembahasan
2(π¦ + 3)ππ₯ β π₯π¦ ππ¦ = 0
2
π₯ππ₯ +
π¦
π¦ + 3ππ¦ = 0
β«2
π₯ππ₯ + β«
β―
β― + β―ππ¦ = 0
β― ln x + β«β― + β― β β―
β― + β―ππ¦ = β―
2 ln π₯ + β«β― + β―
β― + β―ππ¦ β β«
β―
π¦ + β―ππ¦ = β―
2 ln π₯ + β― β β«β―
π¦ + β―
β― (π¦ + β― )
β―= πΆ
8. Periksa apakah (3π¦ β 4π₯)ππ₯ + (π¦ β π₯)ππ¦ = 0 homogen atau
tidak.
Pembahasan
karena persamaan diatas dapat ditulis kembali sebagai
π£ =π¦
π₯ maka persamaan ini homogen
36
9. Apakah PD (3π¦ β 4π₯) ππ₯ + (π¦ β π₯)ππ¦ = 0 homogen atau
tidak?
Pembahasan
(3π¦ β 4π₯) ππ₯ + (π¦ β π₯)ππ¦ = 0
ππ¦
ππ₯=
β¦ β 4π₯
π₯ β π¦
π₯ (3.π¦π₯ β 4)
π₯ (β¦ βπ¦π₯)
=β¦
ππ₯
3.π¦π₯ β β―
1 βπ¦π₯
=ππ¦
β¦
Karena variabel PD di atas dapat ditulis kembali sebagai π£ =π¦
π₯,
maka PD ini homogen.
10. Selesaikan Persamaan Diferensial
(π₯2 + π¦2)ππ₯ + 2π₯π¦ππ¦ = 0
Pembahasan
ππ¦
ππ₯= β
π₯2 + π¦2
2π₯π¦= β
{1 + (β¦π₯ )
2
2(π¦β¦)
37
Subtitusi π¦ = π£π₯ dan ππ¦ = π£ππ₯ + π₯ππ£ maka Persamaan
Diferensial menjadi
(β¦ + π£2)ππ₯ + 2π£(π£ππ₯ + π₯ππ£) = 0
2π£ππ£
1 + 3π£2+
β¦
π₯= 0
1
3β«
π(β¦ + 3π2)
1 + β―+ β«
ππ₯
β¦= πΆ
ln(1 + 3π£2)π₯3 = πΆ
maka Persamaan Umum Persamaan Diferensial
(β¦ + 3π¦2
π₯2) π₯3 = πΆ
11. Selesaikan persamaan diferensial yang telah diberikan!
(π)ππ
ππ+ (2π + 1)π = (π)πβ2π₯
Pembahasan
Langkah pertama, jika pada soal tidak sesuai dengan bentuk
umum, maka harus disesuaikan.
(π)ππ
ππ+ (2π + 1)π = (π)πβ2π kedua ruas dibagi (π)
38
ππ
ππ+ (
2π+1
β¦) π = πβ2π₯ Langkah ke 1 telah sesuai
πβ« 2π+lnβ¦ = π2π . πlnβ¦ = β― π2π Langkah ke 2 telah sesuai
(ππ
ππ+ (
2π+1
β¦) π = πβ2π₯) Γ β¦ π2π Langkah ke 3 telah sesuai
β¦ π2πππ
ππ+ (β¦ π2π) (
2π + 1
β¦) π = (β¦ π2π)π2π
π
ππ(ππ2ππ ) = π
ππ2ππ = β« β¦ ππ
ππ2ππ =1
β¦π2 + π
π¦ =β¦
2π2π+ π
12. Temukanlah solusi dari
πππ
ππ+ 2π = πβ3
Pembahasan
ππ¦
ππ+
β¦
ππ = πβ4
39
π(π) =β¦
π
πβ«β¦π
ππ = π2 ln|β¦ | = πln|β¦2 |=π2
π2 (ππ
ππ+
β¦
ππ = πβ4)
π2ππ
β¦+ 2 β¦ π¦ = πβ2
π
ππ(π2. π)ππ = β― ππ
β«π
ππ(π2. π)ππ = β« β¦ ππ
π2π = βπβ1 + π
π¦ = β1
β¦+
π
β¦
13. Tentukanlah solusi dari
ππ
ππ+ 4π β πβπ = 0, π(0) =
4
3
Pembahasan
ππ
ππ+ 4π = πβπ
π(π) = 4
40
πβ« π(π) = πβ«β¦ππ = π4π
π4π (ππ
ππ+ 4π = πβπ)
π4πππ
β¦+ 4πβ¦π = πβ¦
π
ππ(π4π. π) = πβ¦
β«π
ππ(β¦ Γ β¦ ) = β« π3π ππ
π4π . π =1
β¦π3π + π
π¦ =1
β¦πβπ + ππβ4π
14. Carilah solusi dari
sin (π)ππ
ππ+ π cos(π) = π sin(π)
, π (
π
2) = 2
Pembahasan
β«π
ππ(sin(β¦ ) . π ππ = β« π sin(π) ππ
sin(β¦ ) . π = βπ cos(β¦ ) + sin(β¦ ) + π
41
π = βπ cot(π) + β― + π . csc(β¦ )
Ingat!
π (π
2) = 2
π(π) = 2
π =π
2
2 = βπ
2cot (
π
2) + β¦ + π. csc(β¦ )
2 = 0 + 1 + π
π = 1
Jadi, π = βπ cot(β¦ ) + β― + β― csc(π)
15. Temukanlah penyelesaian dari
πβ² + ββ1π = 4β2
Pembahasan
ππ
πβ+ ββ1π = 4β2
π(β) = ββ1
πβ« π(β)πβ = πβ« ββ1πβ = πln|β¦ | = β
42
π. β = β« β¦ β2 . β πβ + π
βπ = β4 + π
π = β― +π
β
16. Buktikan bahwa persamaan diferensial ini adalah persamaan
homogen
ππ¦
ππ₯=
π¦2 β π₯2
2π₯π¦
Pembahasan
ππ¦
ππ₯=
π¦2 β π₯2
2π₯π¦
ππ¦
ππ₯=
β¦2
2π₯π¦β
β¦2
2π₯π¦
ππ¦
ππ₯=
β¦
β¦β
β¦
β¦
ππ¦
ππ₯=
β¦
β¦β
π¦
π₯β
β¦
β¦β
π₯
π¦β ππ· π»ππππππ
17. Tunjukkan bahwa persamaan berikut merupakan persamaan
diferensial homogen
(π₯3 β 3π₯2)ππ₯ + 2π₯π¦ ππ¦ = 0
Pembahasan
(π₯3 β 3π₯2)ππ₯ + 2π₯π¦ ππ¦ = 0
ππ¦
ππ₯=
3 β¦2 β. .2
2 β¦ β¦= π(π₯, π¦) β ππ· π»ππππππ
43
18. Carilah solusi dari persamaan diferensial berikut
(3π₯2 β π¦2)ππ₯ + 2π₯π¦ ππ¦ = 0
Pembahasan
(3π₯2 β π¦2)ππ₯ + 2π₯π¦ ππ¦ = 0
ππ¦
ππ₯=
3π¦2 β π₯2
2π₯π¦
Substitusikan π¦ = π£π₯
Maka diperoleh
π(π£π₯)
ππ₯=
β¦ (β¦ )2 β π₯2
β¦ π₯(β¦ )
π₯ππ£
ππ₯+ π£ =
β¦2 (β¦ β¦2 β 1)
β¦ β¦2 β¦
π₯ππ£
ππ₯=
β¦ β¦2 β 1
β¦ β¦β
β¦ β¦2
β¦ β¦
π₯ππ£
ππ₯=
β¦2 β 1
β¦ β¦
β«β¦ β¦
β¦2 β 1ππ£ = β«
β¦ β¦
β¦
β«π(β¦2 β 1)
β¦2 β 1= ln β¦ + ln β¦
ln|β¦1 β 1| = ln | β¦ β¦ |
|β¦2 β 1| = | β¦ β¦ |
| (β¦
β¦)
2
β 1 = | β¦ β¦ |
Jika π¦ β₯ π₯ > 0, ππππ ππππππππββ¦2ββ¦2
β¦2 = β― β¦
Msaka solusi dari persamaan diferensial berikut adalah β¦2 β
β¦2 = β― β¦3
44
19. Selesaikan persamaan diferensial berikut
(π₯ + π¦)ππ₯ + (π₯ + π¦ β 1)ππ¦ = 0
Pembahasan
Substitusikan
π’ = π₯ + π¦
ππ’ = ππ₯ + ππ¦, ππ¦ = ππ’ β ππ₯
β¦ ππ₯ + (β¦ β β― )(β¦ β β― ) = 0
β¦ ππ₯ + β― ππ’ β β― β β― ππ₯ = 0
β β― + (β¦ β 1)ππ’ = 0βbukan persamaan diferensial homogen
β β« β¦ + β«(β¦ β 1) ππ’ = β« 0
β¦ +1
2β¦2 β β― = πΆ
β¦ +1
2(β¦ + β― )2 β (β¦ + β― ) = π
Maka solusi umum dari persamaan diferensial berikut yaitu
1
2(π₯ + π¦)2 β π¦ = πΆ
20. Selesaikan persamaan diferensial berikut
(π₯2 + π¦2)ππ₯ + (π₯2 β π₯π¦)ππ¦ = 0
Pembahasan
Misalkan π¦ = π£π₯, ππ¦ = π£ ππ₯ + π₯ ππ£
Substitusikan
(β¦2 + β¦2 )ππ₯ + (β¦2 β β― (β¦ ))(β¦ ππ₯ + β― ππ£) = 0
β¦2 ππ₯ + β¦2 β¦ ππ₯ + β¦3 ππ£ β β― β¦3 ππ£ = 0
β¦2 (1 + β― )ππ₯ + β¦3 ππ£ β¦ β¦3 ππ£ = 0
45
β«1
β¦ππ₯ + β«
1 β β―
1 + β― . ππ£ = β« 0
ln β¦ + β«β1 + β―
1 + β― ππ£ = β« 0
ln β¦ + β«β1 + β―
1 + β―+
2
1 + β―= πΆ
ln β¦ + β β― + 2 ln(1 + β― ) = πΆ
ln β¦ ββ¦
β¦+ 2 ln (1 +
. . .
β¦) = πΆ
46
1-14. Selesaikan persamaan diferensial orde-pertama
1. ππ¦
ππ₯+ π¦ = πβπ₯
2. (π₯ + 1)ππ¦
ππ₯+ π¦ = π₯2 β 1
3. (1 β π₯2)ππ¦
ππ₯+ π₯π¦ = ππ₯, |π₯| < 1
4. π¦β² + π¦ tan π₯ = sec π₯
5. ππ¦
ππ₯β
π¦
π₯= π₯ππ₯
6. π¦β² β ππ¦ = π(π₯)
7. ππ¦
ππ₯+
π¦
π₯=
1
π₯
8. π¦β² +2π¦
π₯+1= (π₯ + 1)3
9. 9. π¦β² + π¦π(π₯) = π(π₯)
10. ππ¦
ππ₯+ 2π¦ = π₯
11. ππ¦
ππ₯β
π¦
π₯= 3π₯3; π¦ = 3 bilamana π₯ = 1
12. π¦β² = π2π₯ β 3π¦; π¦ = 1 bilamana π₯ = 0
13. π₯π¦β² + (1 + π₯)π¦ = πβπ₯; π¦ = 0 bilamana π₯ = 1
14. π¦β²β²β²= π2π₯ + 3π¦; π¦ = β1 bilamana π₯ = β3
15-45. Selesaikan persamaan diferensial di bawah ini
15. π₯3ππ₯ + (π¦ + 1)2ππ¦ = 0
16. π₯2(π¦ + 1)ππ₯ π¦2(π₯ β 1)ππ¦ = 0
Kegiatan Pembelajaran VI
1.6 Latihan Mandiri Mahasiswa
47
17. π₯ 92y ππ₯ + 5 π₯3 π¦ ππ¦ = 0
18. π₯ 92y ππ₯ + 5 π₯9 π¦ ππ¦ = 0
19. π₯ 92y ππ₯ + 5 33 x π¦ ππ¦ = 0
20. (π₯ + 3π¦)ππ₯ + ( 3π₯ β 9π¦)ππ¦ = 0
21. π₯π¦2 ππ₯ + 5 π₯3 π¦ ππ¦ = 0
22. Sin π₯ cos π¦ ππ₯ + 5 cos π₯ sin π¦ ππ¦ = 0
23. (2π₯ + 3π¦)ππ₯ + ( 3π₯ + 8 π¦)ππ¦ = 0
24. (7π₯ + 3π¦)ππ₯ + ( 3π₯ + 2 π¦)ππ¦ = 0
25. π₯π¦β = π β π₯π¦ β π¦ (π₯π¦ = π£)
26. π¦β = (π¦ β π₯)2 (π¦ β π₯ = π£)
27. π¦β² =π¦βπ₯+1
π¦βπ₯+5 (y β x = v).
28. π¦β² =2π₯
π¦+1 β (π¦ + 1)π¦β² = 2
29. π¦β² = (1 + π₯)(1 + π¦)
30. π¦β² = π¦2+π₯π¦2
π₯2π¦βπ₯2
31. π¦ tan π₯ . π¦β² = (4 + π¦2) sec2π₯
32. (π₯2 + π¦2)π¦β² = π₯π¦
33. ππ¦
ππ₯=
2
(π¦+1)
34. ππ¦
ππ₯=
π₯+3π¦
2π₯
35. (2π₯ + π¦)ππ₯ + (π₯ + 3π¦)ππ¦ = 0
36. π₯ ππ¦
ππ₯β 2π¦ = βπ₯
37. π¦β² + π₯βπ¦ = π¦
48
38. π₯5 ππ₯ + (π¦ + 2)2 ππ¦ = 0
39. (1 + 2π¦)ππ₯ + (π₯ β 4) ππ¦ = 0
40. π₯π¦ ππ₯ + (1 + π₯2)ππ¦ = 0
41. (π₯π¦ + π₯)ππ₯ + (π₯π¦ β π₯)ππ¦ = 0
42. 2π₯ ππ¦ β 2π¦ ππ₯ = 0
43. (π₯ + 2π¦) ππ₯ + (2π₯ + 3π¦) ππ¦ = 0
44. (π¦2 β π₯2) ππ₯ + π₯π¦ ππ¦ = 0
45. (π₯3 + π¦3) ππ₯ + 3π₯π¦2 ππ¦ = 0
46-50. Tentukan solusi dari persamaan diferensial
46. ππ¦
ππ₯+ π₯π¦ = 4π₯
47. π¦β² + 2π₯π¦ = 2π₯
48. π₯ππ¦
ππ₯= π¦ + π₯3 + 3π₯2 β 2π₯
49. ππ¦
ππ₯= β2π₯π¦
50. 4π₯π¦ ππ₯ + (π₯2 + 1)ππ¦ = 0
51. 2(π¦ + 3)ππ₯ β π₯π¦ ππ¦
52. π¦ ππ₯ + (1 + π₯2)
53. (π₯2 + π¦2)ππ₯ + π₯π¦ ππ¦ = 0
54. (π₯2 + 2π¦2)ππ¦ + 2π₯π¦ ππ₯ = 0
55. (π¦ π ππ 2π₯ β cos π₯)ππ₯ + (1 + π ππ2π₯)ππ¦ = 0
56. π₯2 ππ¦
ππ₯+ sin π₯ β π¦ = 0
57. (π + π + 1)ππ β ππ = 0
58. πππ
ππ+ 2π = 5π3
49
59. ππ’
ππ‘β
π’
π‘= π‘ππ‘, π’(1) = π β 1
60. ππ
ππ+
3π
π+ 2 = 3π, π(1) = 1
61. ππ¦
ππ₯= β6π₯π¦
62. ππ¦
ππ₯=
π₯2
π¦(1+π₯3)
63. ππ¦
ππ₯=
π₯βπβπ₯
π¦+ππ¦
64. ππ¦
ππ₯=
4π¦
π₯π¦β3π₯
65. π¦(π₯ β 1)ππ₯ + (π¦ + 2)π₯ ππ¦ = 0
66. ππ¦
ππ₯=
5π¦
π₯π¦β2π₯
67. 8π₯π¦ ππ₯ + (π₯2 + 3)ππ¦ = 0
68. ππ¦
ππ₯= 9π₯π¦
69. 2π₯2π¦β² =π₯2+2
6π¦2+1
70. ππ¦
ππ₯β 4π¦ = π2π‘, π¦(0) = 5
50
INDEKS
D
Diferensial, 3, 4,
E
Eksak, 2
Eksplisit, 53
F
Faktor integrasi, 52
H
Homogen, 2, 23, 32,53
I
Implisit, 53
Integral, 53
L
Linear, 52
O
Orde, 48
P
Persamaan diferensial, 3,
52
S
Substitusi, 53
T
Transformasi, 53
Turunan, 53
V
Variabel, 52
51
GLOSARIUM
Diferensial : Salah satu cabang kalkulus yang membicarakan
tentang penurunan suatu fungsi yang berasal dari notasi integral.
Eksak : Memiliki arti pasti atau sudah tentu dan tidak dapat diubah-
ubah.
Eksplisit : Penyampaian secara langsung sehingga makna dan isinya
dapat diketahui secara mudah.
Faktor Integrasi : Faktor pengali dari hasil integral ekspresi
eksponensial.
Homogen : Ekspresi persamaan.
Implisit : Penyampaian secara tidak langsung dan isinya terkesan
tidak jelas.
Integral : Anti turunan diferensial.
Linear : Perubahan laju yang konstan terhadap waktu yang
ditentukan berdasarkan arahnya, yang biasanya membicarakan suatu
kuantitas.
Orde : pangkat yang tertinggi dari turunan yang muncul pada
persamaan diferensial.
Persamaan Diferensial : Persamaan diferensial adalah persamaan
yang mengandung turunan yang terdiri dari satu atau beberapa
52
variabel bebas dan beberapa pangkat dari variabel terikat (variabel
tidak bebas).
Substitusi : Metode untuk memperoleh atau mendapatkan
penyelesaian dengan cara memasukkan suatu persamaan linear ke
persamaan linear lainnya.
Transformasi : Suatu fungsi yang memetakan keadaan setiap titik
dari posisi awal ke posisi baru.
Turunan : Suatu nilai fungsi yang dapat berubah seiring perubahan
nilai yang dimasukan.
Variabel : Nilai yang berbentuk abjad dan sifatnya dapat berubah
dalam soal maupun himpunan yang diberikan.
53
DAFTAR PUSTAKA
Annisa Yanti Efendi. (n.d.). Persamaan Diferensial
Variabel Terpisah & Homogen | PDF. Retrieved
December 30, 2021, from
https://www.scribd.com/document/435979011/Persa
maan-Diferensial-Variabel-Terpisah-Homogen-1
BAB IV PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER. (2013).
Matematika Teknik I.
http://sigitkus.lecture.ub.ac.id/files/2013/05/BAB-IV-
PERSAMAAN-DIFERENSIAL-LINIER.pdf
EduMatSains, J. L.-J., & 2019, U. (2019). Pengembangan
Bahan Ajar Persamaan Diferensial Berbasis Model
Brown Di Program Studi Pendidikan Matematika
Fakultas Keguruan Dan IlmuPendidikan. Jurnal
EduMatSains, 3(2), 147-168 Pengembangan.
http://repository.uki.ac.id/id/eprint/1865
Husnah, N. (n.d.). Persamaan Diferensial Homogen part 1
(bentuk) - YouTube. Retrieved December 30, 2021,
from
https://www.youtube.com/watch?v=haFv0nfvVAY
Ibrahim Boiliu, N., Rela Intarti, E., & Halomoan
Lumbantoruan, J. (2021). Influence of the Personal
Competence of Teachers of Christian Religious
Education on Learning Motivation in High School
Students in South Tangerang City.
https://www.atlantis-
press.com/article/125957922.pdf
Lumbantoruan, J. (2015). Modul Kalkulus Lanjut 2015.
54
Program Studi Pendidikan Matematika Fakultas
Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Kristen
Indonesia. http://repository.uki.ac.id/1637/
Lumbantoruan, J. (2019a). BUKU MATERI
PEMBELAJARAN MATEMATIKA DASAR. Program
Studi Pendidikan Matematika Fakultas Keguruan Dan
Ilmu Pendidikan Universitas Kristen Indonesia.
http://repository.uki.ac.id/1657/1/BMP
Matematika.pdf
Lumbantoruan, J. (2019b). BUKU MATERI
PEMBELAJARAN TEORI PELUANG DAN
KOMBINATORIKA. Program Studi Pendidikan
Matematika Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan
Universitas Kristen Indonesia.
http://repository.uki.ac.id/1811/1/BUKU MATERI
PEMBELAJARAN.pdf
Lumbantoruan, J. (2019c). Integral Tentu Jilid II. Program
Studi Pendidikan Matematika Fakultas Keguruan Dan
Ilmu Pendidikan Universitas Kristen Indonesia.
http://repository.uki.ac.id/705/1/INTEGRAL TENTU
JILID 2%2C EDISI 1%28Jitu Halomoan
Lumbantoruan%2C S.Pd.%2CM.Pd%29 2.pdf
Lumbantoruan, J. (2020). BUKU MATERI
PEMBELAJARAN PEMOGRAMAN LINEAR.
Program Studi Pendidikan Matematika Fakultas
Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Kristen
Indonesia. http://repository.uki.ac.id/1813/1/BUKU
MATERI PEMBELAJARAN.pdf
Lumbantoruan, J. (2021a). Mata Kualiah: Geometri II.
55
Program Studi Pendidikan Matematika Fakultas
Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Kristen
Indonesia.
http://repository.uki.ac.id/4807/1/URLbuktidokumen
GeometriII.pdf
Lumbantoruan, J. (2021b). Mata Kuliah: Persamaan
Diferensial. http://repository.uki.ac.id/3517/
Lumbantoruan, J., EduMatSains, H. M.-J., & 2020, U.
(2020). Analisis Miskonsepsi Pada Soal Cerita Teori
Peluang Di Program Studi Pendidikan Matematika.
Jurnal EduMatSains, 4(2), 156β173.
http://repository.uki.ac.id/1864/
Lumbantoruan, J. H. (2016). Modul Kalkulus Dasar. Prodi
Pendidikan Matematika Universitas Kristen
Indonesia.
Lumbantoruan, J. H. (2017). Pengembangan bahan ajar
integral tak tentu berbasis model small group
discussion di program studi pendidikan matematika
FKIP UKI tahun 2016/2017. Jurnal Dinamika
Pendidikan, 10(2), 99β118.
http://ejournal.uki.ac.id/index.php/jdp/article/view/61
0
Lumbantoruan, J., Technology, S. N.-S. S., & 2021, U.
(2021). Development of a Constructivism-Based
Statistics Module for Class VIII Junior High School
Students. Solid State Technology, 64(2), 4427β4444.
http://repository.uki.ac.id/id/eprint/4134
Male, H., & Lumbantoruan, J. H. (2021). Studentsβ
Perceptions and Attitudes Towards Statistics.
56
Proceedings of the 2nd Annual Conference on
Blended Learning, Educational Technology and
Innovation (ACBLETI 2020), 560, 507β513.
https://doi.org/10.2991/assehr.k.210615.095
Manalu, R. (2019). Probalitas (J. H. Lumbantoruan (Ed.)).
UKI Press 2019.
http://repository.uki.ac.id/id/eprint/1304
Nababan, S. (2021). Persamaan Diferensial Orde Satu.
Universitas Terbuka.
Rangkuman, Contoh Soal dan Pembahasan - Turunan
Implisit. (n.d.). Retrieved December 30, 2021, from
https://www.sheetmath.com/2017/06/rangkuman-
contoh-soal-dan-pembahasan_21.html?m=1
Saputro, P. . (2020). Lihat artikel. PENGEMBANGAN
MEDIA PEMBELAJARAN MATEMATIKA
BERBASIS ARTICULATE STORYLINE PADA
MATERI BANGUN RUANG SISI DATAR KELAS
VIII, 1(1), 35β49.
https://scholar.google.com/citations?view_op=view_
citation&hl=id&user=LOerqUQAAAAJ&alert_previ
ew_top_rm=2&citation_for_view=LOerqUQAAAAJ
:ZeXyd9-uunAC
Umami, M. (n.d.). Modul persamaan diferensial 1. Prodi
Pendidikan Matematika FKIP. Retrieved December
30, 2021, from
https://www.slideshare.net/MayaUmami/modul-
persamaan-diferensial-1