View
133
Download
15
Embed Size (px)
Citation preview
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
24
PERKALIAN TITIK DAN SILANG
Perkalian Titik
Perkalian titik dari dua buah vektor dan dinyatakan oleh (baca:
titik ).
Untuk lebih jelas, berikut didefinisikan perkalian titik pada bidang:
Secara geometri:
didefinisikan sebagai perkalian antara besarnya vektor-vektor dan
dan cosinus sudut antara keduanya.
.... 2.1
Secara analitik:
Misalkan dan adalah dua vektor pada bidang
dengan sistem koordinat x dan y, maka didefinisikan:
... 2.2
Sedangkan vektor pada bidang dengan sistem koordinat x, y, dan z,
dimana dan , maka didefinisikan:
... 2.3
Materi pokok pertemuan ke 3: 1. Perkalian titik
URAIAN MATERI
Hasil kali titik dari dua
vektor menghasilkan
skalar
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
25
Coba Anda perhatikan gambar berikut!
Apa yang Anda lihat pada gambar tersebut? Pada gambar tampak seorang
anak sedang mendorong meja. Jika meja yang didorongnya bergerak, maka
anak tersebut telah melakukan usaha.
Namun, bagaimana dengan gambar di samping? Tampak pada gambar
tersebut, seseorang sedang mendorong tembok.
Apakah temboknya bergeser? Jika kita manusia biasa
bukan superman, pastinya tembok tersebut tidak
akan bergeser. Karena temboknya tidak bergeser,
maka kita tidak melakukan usaha.
Jadi, usaha adalah energi yang disalurkan gaya ke
sebuah benda sehingga benda tersebut bergerak. Sekarang perhatikan
gambar di bawah ini!
Apa yang dapat Anda lihat dari gambar tersebut?
Gambar tersebut menunjukkan sebuah objek yang diberi gaya . Objek
tersebut bergerak lurus sejauh dari titik A ke titik B . Usaha untuk gaya
konstan tersebut dirumuskan sebagai berikut.
, : sudut antara gaya dan
Dengan menggunakan definsi perkalian titik 2.1, maka diperoleh
A B
s
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
26
Jadi, usaha merupakan hasil dari perkalian titik antara gaya dengan
perpindahan .
Perkalian Vektor-vektor Satuan
Dengan menggunakan definisi 2.1, didapatkan:
Hasil perkalian titik dari vektor satuan-vektor satuan pada bidang dengan
menggunakan definisi di atas dapat disimpulkan dalam bentuk tabel di
bawah ini.
Tabel 1. Hasil perkalian titik dari vektor-vektor satuan.
.
1 0 0
0 1 0
0 0 1
Sifat-sifat Perkalian Titik Vektor
Berikut adalah sifat-sifat perkalian titik vektor.
z
y
x
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
27
Bukti:
Berdasarkan definisi 2.2, diperoleh
Berdasarkan definisi 2.2, diperoleh
Karena adalah bilangan real, maka
, , dan
Sehingga
Berdasarkan definisi 2.2, diperoleh
Sifat-sifat perkalian titik:
Misalkan , , dan adalah tiga buah vektor dan adalah bilangan real,
maka berlaku:
hukum komutatif
hukum distributif
Jika , dimana dan adalah vektor-vektor tak nol, maka
(ketaksamaan Schwarz)
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
28
Berdasarkan definisi 2.2, maka
Pembuktian iv, v, dan vi dijadikan tugas untuk Anda.
Agar lebih memahami materi di atas, pelajari contoh soal di bawah ini
Contoh 1
Buktikan bahwa i i = j j = k k = 1, i j = 0, j k =0, k i = 0. (Gunakan
definisi perkalian titik)
Penyelesaian
Perhatikan gambar berikut
Dari gambar terlihat bahwa sudut yang dibentuk oleh dua vektor yang sama
adalah . Sedangkan vektor yang berbeda membentuk sudut .
Berdasarkan definisi vektor, maka
CONTOH SOAL
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
29
Contoh 2
Jika A = A1i + A2j + A3k dan B = , maka tunjukkan bahwa
Penyelesaian
Karena dan semua hasil kali titik lainnya nol, maka
Contoh 3
Jika , tentukan
a.
b. Sudut yang dibentuk oleh A dan B
Penyelesaian
a.
b. Berdasarkan definisi A B = |A||B| cos , dengan adalah sudut yang
dibentuk oleh A dan B. Maka
Kerjakan latihan berikut ini dengan melengkapi bagian yang kosong
Latihan 1
Jika dan , carilah:
a.
b.
c.
LATIHAN TERBIMBING
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
30
d.
e.
Penyelesaian
a.
b.
c.
d.
maka
e.
Latihan 2
Diketahui dan , carilah sudut yang dibentuk oleh
A dan B
Penyelesaian
Berdasarkan definisi A B = |A||B| cos , dengan adalah sudut yang
dibentuk oleh A dan B. Maka
Latihan 3
Tentukan usaha yang dilakukan oleh seorang anak dengan
untuk memindahkan benda dari titik P(-1, 2, 3) ke Q(5, 6, 7)
Penyelesaian
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
31
dari gambar diperoleh bentuk umum usaha
maka,
Latihan 4
Untuk harga a manakah dan saling tegak
lurus?
Penyelesaian
Dua vektor saling tegak lurus jika ... . ... = 0
Sehinggga
... - ... - 4 = 0
(a + ...) (... - ...) = 0
a = ... dan a = ...
Latihan 5
Carilah proyeksi vektor pada vektor
Penyelesaian
Proyeksi A pada B = GH = EF = , b adalah vektor satuan. Maka
P Q
r
F
s
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
32
Kerjakan latihan berikut di tempat kosong yang tersedia
Latihan 1
Hitunglah
(a) ,
(b) ,
(c)
Penyelesaian
Latihan 2
Carilah sudut antara (a) dan , (b)
dan
Penyelesaian
LATIHAN MANDIRI
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
33
Latihan 3
Carilah sudut lancip yang dibuat oleh garis yang menghubungkan titik-titik
(1, -3, 2) dan (3, -5, 1) dengan sumbu koordinat
Penyelesaian
Latihan 4
Dua buah sisi sebuah segitiga dibentuk oleh vektor-vektor
dan . Tentukan sudut-sudut dari segitiga ini.
Penyelesaian
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
34
Latihan 5
Carilah proyeksi vektor pada garis yang melalui titik-titik (2, 3,-1)
dan (-2, -4, 3)
Penyelesaian
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
35
Kunci Jawaban
Latihan 1 : (a) 0, (b) -6, (c) 1
Latihan 2 : (a) , (b)
Latihan 3 :
Latihan 4 :
Latihan 5 : 1
Kesimpulan Setelah mengerjakan soal-soal di atas buatlah kesimpulan
dari materi ini pada tempat kosong di bawah
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
36
Perkalian Silang
Perkalian silang dua vektor dan dituliskan dengan (dibaca silang
).
Coba lihat gambar di samping ini!
Coba tebak gambar apakah itu?
Ya, kincir air. Tahukah Anda, kecepatan linear
dari kincir air tersebut sama dengan kecepatan
sudut kali jari-jari kincir tersebut.
Perhatikan gambar berikut!
Tinjau rotasi sebuah partikel dalam lintasan dengan jari-jari r.
Jarak yang telah ditempuh dalam selang waktu adalah dengan sudut
yang dibentuk adalah (dalam radian). Hubungan dan diberikan oleh
. Untuk selang waktu yang sangat kecil, maka besar kecepatan linier
diberikan oleh
Besaran
disebut sebagai kecepatan sudut yang arahnya diberikan
oleh arah putar tangan kanan, tegak lurus bidang lingkaran. Jadi, hubungan
antara kecepatan linier dengan kecepatan sudut diberikan oleh
Materi pokok pertemuan ke 4: 2. Perkalian silang
3. Perkalian rangkap tiga
URAIAN MATERI
r s
Gambar . Kecepatan Kincir Air
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
37
Jadi, kecepatan linier dari rotasi sebuah partikel sama dengan kecepatan
sudut kali silang vektor kedudukan dari jari-jari lingkaran.
Berikut ini didefinisikan perkalian silang.
Secara geometri
Perkalian silang dari dua vektor dan adalah sebuah vektor
(baca silang ), yang besarnya adalah hasil kali antara besarnya dan
dan sinus sudut antara keduanya.
... 2.6
Dimana adalah vektor satuan yang menunjukkan arah dari
Secara analisis
Misalkan dan , maka perkalian silang
dari dua vektor dan didefinisikan dengan
... 2.7
Dengan menggunakan definisi 2.6, maka diperoleh:
Hasil perkalian silang dari vektor-vektor satuan pada bidang dengan
menggunakan definisi dapat disimpulkan dalam bentuk tabel di bawah ini.
s
z
y
x
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
38
Tabel 2. Hasil perkalian silang dari vektor-vektor satuan
0
0
0
Sifat-sifat Perkalian Silang Vektor
Berikut sifat-sifat perkalian silang:
Bukti:
Pertama, kita misalkan , , dan
. Maka
ii.
Dengan menggunakan definisi 2.7, diperoleh
Sifat-sifat perkalian silang
Misalkan , , dan adalah vektor-vektor dan adalah bilangan real,
maka berlaku:
a. tidak berlaku hukum komutatif
b. hukum distributif
c. , m skalar
d.
e. Hasil dari sama dengan luas jajaran genjang dengan sisi
dan
f. Jika dan dan bukan vektor nol, maka
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
39
iv.
Berdasarkan definisi perkalian silang 2.7, maka
Pembuktian i, iii, v, dan vi dijadikan tugas untuk Anda.
Perkalian Rangkap Tiga
Perkalian titik dan perkalian silang pada tiga buah vektor dapat
menghasilkan hasil kali yang mempunyai arti dalam bentuk-bentuk berikut,
yaitu , dan .
Berikut sifat-sifat perkalian tripel pada vektor.
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
40
Agar lebih memahami materi di atas, pelajari contoh soal di bawah ini
Contoh 1
Jika A = A1i + A2j + A3k dan B = B1i + B2j + B3k, buktikan bahwa
Penyelesaian
CONTOH SOAL
Sifat-sifat perkalian rangkap tiga
Misalkan , , dan adalah vektor-vektor, maka berlaku:
a.
b. Hasil dari merupakan volume
sebuah paralelepipidum dengan , , dan sebagai rusuk-rusuknya
atau negatif dari volume tersebut. Positif atau negatif dari volume
tersebut sesuai dengan apakah , , dan membentuk sistem
tangan kanan atau tidak.
Jika , , dan
, maka
c. tidak berlaku hukum asosiatif
d.
Hasil kali sering disebut hasil kali tripel skalar dan dapat
dinyatakan dengan atau .
Hasil kali disebut hasil kali tripel vektor
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
41
Contoh 2
Jika dan . Tentukan (a) (b) Sudut yang
dibentuk oleh a .
Penyelesaian
a
(b) s
s
s
s
s
Jadi sudut antara dan adalah .
Contoh 3
Hitunglah luas jajaran genjang yang sisi-sisinya adalah dan
Penyelesaian
Luas jajaran genjang
s
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
42
=
Jadi luas jajar genjang adalah 35.
Contoh 4
Jika a .
Buktikanlah bahwa
Penyelesaian
Contoh 5
Jika a . Tentukan
Penyelesaian
= 28
Contoh 6
Tentukanlah volume paralelepipidum dengan rusuk-rusuknya adalah vektor-
vektor : a .
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
43
Penyelesaian
volume paralelepipidum= (tinggi )(luas
jajaran genjang )
Kerjakan latihan berikut dengan melengkapi bagian yang kosong
Latihan 1
Jika dan . Carilah
Penyelesaian
=
Latihan 2
Jika , , dan . Carilah
Penyelesaian
=
LATIHAN TERBIMBING
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
44
Latihan 3
Carilah luas segitiga yang titik-titik sudutnya (3,-1,2), (1,-1,-3), dan (4,-3,1)
Penyelesaian
Gambar 12
AB x AC
Luas segitiga ABC = (Luas jajaran genjang)
Latihan 4
Carilah volume paralelepipedum yang sis-sisinya dinyatakan oleh
, , dan .
Penyelesaian
A
B
C
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
45
Kerjakan latihan berikut di tempat kosong yang tersedia
Latihan 1
Hitunglah masing-masing (a)
Penyelesaian
Latihan 2
Jika , , dan Carilah
Penyelesaian
LATIHAN MANDIRI
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
46
Latihan 3
Carilah luas jajar genjang yang memiliki diagonal-diagonal
dan
Penyelesaian
Latihan 4
Sederhanakanlah (A + B) (B + C) x (C + A)
Penyelesaian
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
47
Latihan 5
Buktikan bahwa (A x B) (C x D) + (B x C) (A x D) + (C x A) (B x D)
Penyelesaian
Buku
Kerja 2 Perkalian Titik dan Silang
Program Studi Pendidikan Matematika STKIP PGRI SUMBAR
Created by: Rahima & Anny
48
Kunci Jawaban
Latihan 1 : (a) , (b)
Latihan 2 :
Latihan 3 :
Latihan 4 : 2A B x C
Kesimpulan Setelah mengerjakan soal-soal di atas buatlah kesimpulan
dari materi ini pada tempat kosong di bawah