TERAPAN TURUNAN
Departemen Matematika FMIPA IPB
Bogor, 2012
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
1 / 61
Topik Bahasan 1
Nilai Maksimum dan Minimum
2
Teorema Nilai Rataan (TNR)
3
Turunan dan Bentuk Gra…k Kemonotonan Fungsi Kecekungan Fungsi
4
Asimtot
5
Sketsa Kurva
6
Masalah Pengoptimuman
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
2 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Beberapa Aplikasi Turunan
Ukuran kaleng yang meminimumkan biaya produksi Formasi, lokasi, dan warna pelangi Percepatan maksimum pesawat angkasa ulang-alik Sudut optimal pencabangan pembuluh darah yang meminimumkan energi dari jantung
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
3 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Nilai Ekstrim Fungsi
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
4 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Nilai Maksimum dan Minimum De…nisi (Maksimum Mutlak, Minimum Mutlak) Misalkan fungsi f terde…nisi pada daerah asal Df . f memiliki maksimum mutlak (global) di c 2 Df jika f (c)
f (x)
untuk setiap x 2 Df
f (c) disebut nilai maksimum f pada Df . f memiliki minimum mutlak di c 2 Df jika f (c)
f (x)
untuk setiap x 2 Df
f (c) disebut nilai minimum f pada Df . Nilai maksimum/minimum f disebut nilai ekstrim (mutlak) f . (Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
5 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Ilustrasi Nilai Ekstrim
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
6 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Contoh (Ekstrim Mutlak) 1
f (x) = jxj memiliki nilai minimum mutlak f (0) = 0 karena f (0) = 0 f (x) , x 2 Df .
2
f (x) = cos x memiliki nilai maksimum mutlak cos (2nπ ) = 1 untuk bilangan bulat n karena f (2nπ ) = 1 f (x) , x 2 Df . Nilai minimum mutlaknya adalah 1.
3
f (x) = x3 tidak memiliki ekstrim mutlak.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
7 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
8 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Syarat Cukup Nilai Ekstrim
Teorema (Nilai Ekstrim) Jika f kontinu pada interval tertutup [a, b] , maka f mencapai nilai minimum mutlak dan nilai maksimum mutlak pada [a, b] . Jika f kontinu pada [a, b] , maka f memiliki minimum mutlak dan maksimum mutlak. Jika f tidak kontinu pada [a, b] , maka tidak ada kesimpulan apakah f memiliki minimum mutlak atau maksimum mutlak.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
9 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Ilustrasi Nilai Ekstrim pada Fungsi yang Kontinu
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
10 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Maksimum, Minimum Lokal
De…nisi (Maksimum Lokal, Minimum Lokal) Fungsi f mempunyai nilai maksimum lokal (maksimum relatif) di c 2 Df jika terdapat interval terbuka (a, b) yang memuat c sehingga f (c) f (x) untuk setiap x 2 (a, b) \ Df . Fungsi f mempunyai nilai minimum lokal (minimum relatif) di c 2 Df jika terdapat interval terbuka (a, b) yang memuat c sehingga f (c) f (x) untuk setiap x 2 (a, b) \ Df .
Nilai maksimum/nilai minimum lokal f disebut nilai ekstrim lokal f .
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
11 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Ilustrasi Ekstrim Lokal
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
12 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Contoh (Ekstrim Lokal) 1
f (x) = jxj memiliki nilai minimum lokal f (0) = 0 karena pada interval buka I yang memuat 0, f (0) f (x) , x 2 I.
2
f (x) = cos x memiliki nilai maksimum lokal cos (2nπ ) = 1 untuk bilangan bulat n karena pada interval terbuka I yang memuat 2nπ, f (2nπ ) f (x) , x 2 I. Nilai minimum lokalnya adalah cos((2n + 1) π ) = 1.
3
f (x) = x3 tidak memiliki ekstrim lokal.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
13 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Bilangan Kritis
De…nisi (Bilangan Kritis) Titik c 2 Df sehingga f 0 (c) = 0 disebut titik stasioner.
Titik c 2 Df sehingga f 0 (c) tidak ada disebut titik singular.
Titik c 2 Df yang termasuk salah satu dari titik ujung, titik stasioner, dan titik singular disebut bilangan (titik) kritis fungsi f .
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
14 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Contoh Tentukan bilangan kritis fungsi f berikut p 1 f (x) = x (1 x) . 8 > < x2 , 1 x<0 . 2 f (x) = > : x2 2x , 0 x 2
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
15 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Soal (Bilangan Kritis) Bila ada, tentukan bilangan-bilangan kritis fungsi-fungsi berikut: 1
f (x) = 2x3 + 3x2 + 6x + 1
2
g (x) = j2x
3 4 5
(jawab: tidak ada bil. kritis)
(x = 5/2) x h (x) = (x = 2) p 3 2 f (x) = x x (x = 0, 1/2, 1) g (θ ) = θ + sin (θ ) (θ = (2n + 1) π, n : bil. bulat) x1/3
5j
2/3
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
16 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Teorema (Teorema Fermat) Jika f (c) merupakan nilai ekstrim lokal, maka c adalah bilangan kritis f . Teorema Fermat menyatakan bahwa syarat perlu agar f (c) merupakan nilai ekstrim lokal adalah c merupakan bilangan kritis dari fungsi f . Untuk memperoleh nilai ekstrim lokal f (c), terlebih dahulu tentukan bilangan kritis c karena jika c bukan bilangan kritis, maka f (c) bukan nilai ekstrim lokal. Perhatikan bahwa jika c bilangan kritis, belum tentu f (c) merupakan nilai ekstrim lokal. Berdasarkan de…nisi, ekstrim lokal terjadi pada titik ujung, titik stasioner, atau titik singular.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
17 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Contoh 1
2
3
f (x) = x2 ) f (0) nilai minimum lokal, f 0 (x) = 2x ) f 0 (0) = 0 ) 0 adalah bilangan kritis.
f (x) = jxj ) f (0) nilai minimum lokal, f 0 (0) tidak ada ) 0 adalah bilangan kritis. f (x) = x3 ) f 0 (0) = 0 ) 0 adalah bilangan kritis, tetapi f (0) bukanlah ekstrim lokal.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
18 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Di mana Ekstrim Mutlak Terjadi?
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
19 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Menentukan Ekstrim Mutlak Metode Selang Tutup
Misalkan f kontinu pada selang tutup [a, b] . Nilai maksimum/minimum mutlak fungsi f dapat ditentukan dengan cara: Tetapkan bilangan-bilangan kritis f pada [a, b] (titik ujung, titik stasioner, titik singular) Evaluasi f pada setiap bilangan kritis. Nilai terbesar merupakan nilai maksimum mutlak, nilai terkecil merupakan nilai minimum mutlak fungsi f .
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
20 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Soal (Ekstrim Mutlak) Tentukan nilai maksimum mutlak dan minimum mutlak fungsi f pada selang yang diberikan. 1
2
3
4
f (x) = x3 3x + 1, [0, 3] (jawab: f (1) = 1 min, f (3) = 19 maks) x f (x) = , [1, 2] (f (1) = 1/2 min, f (2) = 2/3 maks) x+1 8 > > > 1 2x ; 2 x< 1 > > < f (x) = x2 ; 1 x 1 > > > > > : x ; 1<x 3
(f ( 2) = f (3) = 3 maks, f (0) = 0 min) f (x) = sin x + cos x, [0, π/3] p f (0) = 1 min, f (π/4) = 2 maks
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
21 / 61
Nilai Maksimum dan Minimum
Identi…kasi Nilai Ekstrim Soal (Identi…kasi Nilai Ekstrim) Berdasarkan gra…k fungsi f berikut, tentukanlah: i) titik ujung, ii) titik stasioner, iii) titik singular, iv) nilai maksimum/minimum mutlak, v) nilai maksimum/minimum lokal.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
22 / 61
Teorema Nilai Rataan (TNR)
Teorema (Teorema Nilai Rataan) Misalkan fungsi f memenuhi hipotesis berikut: i) kontinu pada interval tertutup [a, b] , ii) terturunkan pada interval terbuka (a, b) , maka ada sedikitnya satu bilangan c 2 (a, b) sehingga f 0 (c) =
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
f (b) b
Kalkulus I
f (a) a
(1)
Bogor, 2012
23 / 61
Teorema Nilai Rataan (TNR)
Contoh (TNR) Periksa apakah TNR dapat diterapkan untuk fungsi f (x) = x3 + x 1 pada selang [0, 2] . Jika ya, tentukan nilai c yang dimaksud pada (1).
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
24 / 61
Teorema Nilai Rataan (TNR)
Soal (Teorema Nilai Rataan 1) 1
Diberikan f (x) = x1/3 . Tunjukkan bahwa fungsi f memenuhi hipotesis TNR pada interval p [0, 1], kemudian tentukan nilai c yang dimaksud pada (1). jawab: c =
2
3
4 5
3 9
p Diketahui fungsi f dengan f (x) = jxj. Periksa apakah fungsi f memenuhi hipotesis TNR pada interval i) [0, 4], ii) [ 1, 4]. Jika memenuhi, tentukan nilai c yang dimaksud pada (1). Badrun berangkat dari Jakarta ke Cikampek melalui jalan tol berjarak 156 km selama 1.5 jam dengan mengendarai mobil tanpa berhenti. Sampai di gerbang tol Badrun ditangkap polisi karena kecepatan mobilnya melebihi kecepatan yang diizinkan di jalan tol (maksimum 100 km/jam). Gunakan TNR untuk menunjukkan bahwa kecepatan mobil Badrun pernah melebihi 100 km/jam. Jika f (0) = 5 dan f 0 (x) 3 untuk x 2 [0, 2] , seberapa kecilkah nilai f (2) yang mungkin? (jawab: 11) Perlihatkan bahwa bila f (x) = px2 + qx + r, p 6= 0, maka ada bilangan c 2 [a, b] dari TNR yang selalu merupakan titik tengah dari interval [a, b].
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
25 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Fungsi Naik dan Turun De…nisi Andaikan f terde…nisi pada interval I (terbuka, tertutup, atau tak satupun). f naik pada I, x1 < x2 ) f (x1 ) < f (x2 ) , 8x1 , x2 2 I
f turun pada I, x1 < x2 ) f (x1 ) > f (x2 ) , 8x1 , x2 2 I
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
26 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Turunan I dan Fungsi Naik/Turun Teorema (Turunan I dan Fungsi Naik/Turun) Andaikan f kontinu pada interval I dan terturunkan pada setiap titik-dalam dari I. Jika f 0 (x) > 0 untuk setiap x titik-dalam I, maka f naik pada I. Jika f 0 (x) < 0 untuk setiap x titik-dalam I, maka f turun pada I.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
27 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Soal (Turunan I dan Fungsi Naik/Turun) 1
Tentukan interval-interval di mana f naik/turun bagi fungsi: i) f (x) = x3 ii) f (x) = x2/3 iii) f (x) = x1/3 (x 4)
2
Gunakan Teorema Nilai Rataan untuk membuktikan teorema tentang turunan I dan fungsi naik/turun.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
28 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Uji Turunan I bagi Ekstrim Lokal
Teorema (Uji Turunan I bagi Ekstrim Lokal) Misalkan c adalah bilangan kritis fungsi kontinu f , dan f terturunkan pada setiap titik pada interval yang memuat c, kecuali mungkin di c. Bergerak melewati c dari kiri ke kanan: 1
2
3
Jika f 0 berubah tanda dari negatif ke positif, maka f (c) merupakan nilai minimum lokal. Jika f 0 berubah tanda dari positif ke negatif, maka f (c) merupakan nilai maksimum lokal. Jika f 0 tidak berubah tanda, maka f (c) bukan nilai ekstrim lokal.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
29 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Ilustrasi Geometris Ekstrim Lokal dgn Uji Turunan I
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
30 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Contoh Gunakan uji turunan I untuk menentukan ekstrim lokal fungsi f dengan f (x) = x1/3 (x 4) .
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
31 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Uji Turunan II bagi Ekstrim Lokal
Teorema (Uji Turunan II bagi Ekstrim Lokal) Andaikan fungsi f 00 kontinu pada interval terbuka yang memuat c. 1
2
3
Jika f 0 (c) = 0 dan f 00 (c) > 0, maka f (c) merupakan nilai minimum lokal. Jika f 0 (c) = 0 dan f 00 (c) < 0, maka f (c) merupakan nilai maksimum lokal. Jika f 0 (c) = 0 dan f 00 (c) = 0, uji turunan II gagal. Fungsi f mungkin memiliki ekstrim lokal, mungkin tidak.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
32 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kemonotonan Fungsi
Ilustrasi Uji Turunan II bagi Ekstrim Lokal
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
33 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Ilustrasi Kecekungan Fungsi
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
34 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Kecekungan Fungsi
De…nisi (Kecekungan) Fungsi f dikatakan cekung ke atas pada interval I jika gra…k f terletak di atas garis singgung pada interval I, cekung ke bawah pada interval I jika gra…k f terletak di bawah garis singgung pada interval I. Cara lain melihat kecekungan: cekung ke atas pada interval terbuka I jika f 0 naik pada I, cekung ke bawah pada interval terbuka I jika f 0 turun pada I.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
35 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Uji Turunan II Bagi Kecekungan
Teorema (Uji Turunan II bagi Kecekungan) Misalkan fungsi f memiliki turunan kedua pada interval terbuka I. Jika f 00 (x) > 0 untuk setiap x 2 I, maka f 0 naik pada I dan f cekung ke atas pada I, Jika f 00 (x) < 0 untuk setiap x 2 I, maka f 0 turun pada I dan f cekung ke bawah pada I. De…nisi (Titik Belok) Titik P (c, f (c)) disebut titik belok jika f kontinu di x = c, dan f mengalami perubahan kecekungan di P.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
36 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Teorema (Titik Belok) Jika titik (c, f (c)) merupakan titik belok, maka f 00 (c) = 0 ataukah f 00 (c) tidak ada
Menentukan Titik Belok Untuk menentukan titik belok pada kurva y = f (x), hitung f 00 (x) , cari bilangan c sehingga f 00 (c) = 0 atau f 00 (c) tidak ada, selidiki perubahan tanda f 00 (x) di c. Titik (c, f (c)) merupakan titik belok jika dan hanya jika terjadi perubahan tanda f 00 (x) di c.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
37 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Contoh 1
2
3
4
Diberikan fungsi f dengan f (x) = x4 4x3 + 10. Tentukan: i) interval fungsi naik/turun, ii) ekstrim lokal, iii) kecekungan, iv) titik belok fungsi f . Perlihatkan bahwa jika f (x) = x4 , maka f 00 (0) = 0, tetapi (0, 0) bukan titik belok dari gra…k f . Perlihatkan bahwa fungsi g dengan g (x) = x jxj mempunyai titik belok pada (0, 0) tetapi g00 (0) tidak ada. Andaikan fungsi f dan g keduanya cekung ke atas pada R. Berikan syarat bagi f , agar fungsi komposit h (x) = f (g (x)) cekung ke atas.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
38 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Soal Jika ada, tentukan: i) interval fungsi naik/turun, ii) ekstrim lokal, iii) kecekungan, iv) titik belok fungsi f , 1)3
1
f (x) = (x
2
f (x) = x1/3 + 1
3
f (x) = x/ (1 + x)2
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
39 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Pengaruh Turunan terhadap Bentuk Gra…k
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
40 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Soal Berdasarkan gra…k f 0 berikut, tentukanlah 1
interval f naik/turun dan ekstrim lokal,
2
interval f cekung ke atas/bawah dan titik belok.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
41 / 61
Turunan dan Bentuk Gra…k
Kecekungan Fungsi
Nilai Ekstrim vs Bilangan Kritis vs Titik Belok
Untuk fungsi f dengan y = f (x) : Nilai ekstrim (mutlak/lokal) f : f (a) !ordinat y Bilangan kritis f : x = b ! absis x
Titik belok f : (c, f (c)) ! koordinat (x, y)
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
42 / 61
Asimtot
Jenis Asimtot
1
Asimtot tegak
2
Asimtot datar
3
Asimtot miring
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
43 / 61
Asimtot
De…nisi (Asimtot Tegak) Garis x = a disebut asimtot tegak bagi kurva y = f (x) jika lim f (x) =
x!a
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
∞
(2)
Bogor, 2012
44 / 61
Asimtot
De…nisi (Asimtot Datar) Garis y = L disebut asimtot datar bagi kurva y = f (x) jika (3)
lim f (x) = L
x! ∞
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
45 / 61
Asimtot
De…nisi (Asimtot Miring) Garis y = mx + b disebut asimtot miring bagi kurva y = f (x) jika lim [f (x)
x! ∞
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
(4)
(mx + b)] = 0
Kalkulus I
Bogor, 2012
46 / 61
Asimtot
Teorema Misalkan r > 0 adalah bilangan rasional, maka 1 =0 ∞ xr
(5)
lim
x!
asalkan xr terde…nisi.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
47 / 61
Asimtot
Penentuan Asimtot Fungsi Rasional
Diberikan fungsi rasional r (x) =
p1 ( x ) cn xn + cn 1 xn 1 + = p2 ( x ) km xm + km 1 xm 1 +
+ c0 + k0
1
Garis x = a dengan p2 (a) = 0 dan p1 (a) 6= 0 merupakan asimtot tegak.
2
Kasus n < m ) garis y = 0 (sumbu-x) merupakan asimtot datar.
3 4
Kasus n = m ) garis y = cn /km merupakan asimtot datar.
Kasus n = m + 1 ) r (x) = (mx + b) + sisa. Garis y = mx + b merupakan asimtot miring.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
48 / 61
Asimtot
Soal (Asimtot) Tentukan asimtot (tegak, datar, atau miring) bagi fungsi-fungsi (1 3) berikut: 2x + 3 1 f (x) = x 1 2x3 x 2 f (x) = x2 x 6 p 4x2 1 3 f (x) = x 2 4 Carilah rumus bagi fungsi f yang memiliki asimtot tegak x = 1 dan x = 2, serta asimtot datar y = 3.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
49 / 61
Sketsa Kurva
Sketsa Kurva
Langkah-langkah sketsa kurva fungsi y = f (x) 1
Identi…kasi daerah asal Df , titik potong sumbu, serta kesimetrian fungsi.
2
Identi…kasi asimtot fungsi.
3
Tentukan f 0 (x) !
Identi…kasi bilangan kritis. Identi…kasi interval fungsi naik/turun, ekstrim lokal.
4
Tentukan f 00 (x) !
Identi…kasi interval kecekungan fungsi, titik belok.
5
Gambar sketsa gra…k f .
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
50 / 61
Sketsa Kurva
Contoh Lakukan analisis sketsa gra…k fungsi, lalu gambarkan gra…k fungsi f (x + 1)2 dengan f (x) = . 1 + x2
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
51 / 61
Sketsa Kurva
Soal (Sketsa Gra…k Fungsi 1) Lakukan tahapan-tahapan membuat sketsa gra…k, lalu gambarkan gra…k fungsi-fungsi berikut: 1 2
3
4 5 6 7
3x2 + 5, f 0 (x) = 3x (x 2) , f 00 (x) = 6 (x 1) 4 (x 1) 00 4 (x + 2) f (x) = x1/3 (x 4) , f 0 (x) = , f (x) = 2 5 3x 3 9x 3 3 2 12x 2x 1 6x x , f 0 (x) = f (x) = 2 , f 00 (x) = 2 3 x 4 ( x3 + 1 ) (x3 + 1) 3 2 12x 2x3 1 x 1 0 6x 00 (x) = f (x) = 3 , f (x) = , f 2 3 x +1 ( x3 + 1 ) (x3 + 1) xy = x2 + x + 1 x 1 x+1 2x2 + 3x + 1 00 (x) = f (x) = p , f 0 (x) = , f 3 5 x2 + 1 (x2 + 1) 2 (x2 + 1) 2 f (x) = sin x x f (x) = x3
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
52 / 61
Sketsa Kurva
Soal (Sketsa Gra…k Fungsi 2) Sketsa gra…k fungsi g dengan sifat-sifat sebagai berikut: i) g kontinu pada R f0g ii) g00 (x) > 0 untuk x 2 R f0g iii) g ( 2) = g (2) = 3 iv) lim g (x) = 2, lim [g (x) x] = 0 x! ∞
x! ∞
v) lim g (x) = lim g (x) = ∞ x ! 0+
x!0
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
53 / 61
Sketsa Kurva
Soal (Terapan Asimtot dan Sketsa Gra…k) Sebuah tangki berisi 5 000 liter air murni. Air asin yang mengandung 30 gram garam tiap liter air dipompakan ke dalam tangki pada laju 25 liter / menit. (a) Tunjukkan bahwa konsentrasi garam setelah t menit adalah 30t (gram / liter). C (t) = t + 200 (b) Buat sketsa gra…k fungsi konsentrasi garam. (c) Tentukan konsentrasi garam dalam jangka waktu yang panjang (t ! ∞ ) .
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
54 / 61
Masalah Pengoptimuman
Masalah Pengoptimuman
Membahas terapan turunan untuk menentukan solusi pemaksimuman atau peminimuman suatu permasalahan. Langkah-langkah pemecahan masalah: pahami permasalahan, formulasikan masalah yang yang akan dimaksimumkan/diminimumkan ke dalam bentuk fungsi, tentukan lokasi fungsi tersebut mencapai maksimum/minimum mutlak.
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
55 / 61
Masalah Pengoptimuman
Uji Turunan I dan Nilai Ekstrim Mutlak Dalam hal fungsi f hanya memiliki satu nilai ekstrim lokal f (c) , dengan Uji Turunan I dapat disimpulkan bahwa f (c) juga merupakan nilai ekstrim mutlak. Teorema berikut sangat bermanfaat dalam menyelesaikan masalah pengoptimuman. Teorema Andaikan c adalah bilangan kritis dari fungsi kontinu f yang terde…nisi pada suatu interval. 1
2
Jika f 0 (x) > 0 untuk setiap x < c dan f 0 (x) < 0 untuk setiap x > c, maka f (c) adalah nilai maksimum mutlak f . Jika f 0 (x) < 0 untuk setiap x < c dan f 0 (x) > 0 untuk setiap x > c, maka f (c) adalah nilai minimum mutlak f .
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
56 / 61
Masalah Pengoptimuman
Ilustrasi Uji Turunan I dan Nilai Ekstrim Mutlak/Lokal
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
57 / 61
Masalah Pengoptimuman
Soal (Disain Kotak Terbuka)
Jawab: x = tinggi = 2 cm, alas 8 (Departemen Matematika FMIPA IPB)
8 cm2 .
Kalkulus I
Bogor, 2012
58 / 61
Masalah Pengoptimuman
Soal (Disain Kaleng Minuman)
Jawab: h = 2r (Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
59 / 61
Masalah Pengoptimuman
Soal (Pembangunan Jalan Tol) Pemerintah propinsi "Suka Makmur" merencanakan membangun jalan tol yang menghubungkan dua kota A dan B yang dipisahkan oleh daerah berawa. Jika biaya pembangunan jalan tol 1 milyar/km sepanjang daerah rawa, dan setengahnya pada lahan kering (OB), tentukan lokasi jalan tol di antara O-B yang meminimumkan biaya. (satuan jarak: km).
p Jawab: C = 5/ 3 km dari O. (Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
60 / 61
Masalah Pengoptimuman
Tentang Slide
Penyusun: N. K. Kutha Ardana (Dosen Dep. Matematika FMIPA IPB) Versi: 2012 (sejak 2009) Media Presentasi: LATEX - BEAMER (PDF LATEX)
(Departemen Matematika FMIPA IPB)
Kalkulus I
Bogor, 2012
61 / 61