PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BILANGAN KETERHUBUNGAN PELANGI KUAT PADA GRAF SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Matematika
Disusun oleh: Natalya Dewi Hutami NIM: 133114002
PROGRAM STUDI MATEMATIKA JURUSAN MATEMATIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017 i
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
STRONG RAINBOW CONNECTION NUMBER IN GRAPH A THESIS Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Degree of Sarjana Sains Mathematics Study Program
Written by: Natalya Dewi Hutami Student ID: 133114002
MATHEMATICS STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MATEMATICS FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2017
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRAK
Pada skripsi ini akan dibahas bilangan keterhubungan pelangi kuat untuk graf terhubung tak trivial dan graf lainnya seperti pohon, graf siklus, graf roda dan graf bipartit. Pendistribusian soal ujian nasional dan kertas suara PILKADA merupakan beberapa penerapan dari bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf. Pada pendistribusian soal ujian nasional dan kertas suara PILKADA, bilangan keterhubungan pelangi kuat digunakan untuk menentukan jumlah kelompok pengawalan pendistribusian. Kata kunci: bilangan keterhubungan pelangi kuat, graf, graf bipartit, graf siklus,graf terhubung tak trivial, graf roda, pohon.
vii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
In this thesis strong rainbow connection number of a nontrivial connected graph and other graphs such as tree, cycle graph, wheel graph and bipartite graph will be discussed. The distribution of the national examination papers and PILKADA ballot papers are some applications of strong rainbow connection numbers of a graph. In the distribution of the national examination papers and PILKADA ballot papers strong rainbow connection numbers are used to determine the number of distributing escort groups. Keywords: strong rainbow connection number, graph,bipartite graph, cycle graph,nontrivial connected graph, wheel graph, tree.
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INDONESIA………………………….i HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS…………………………….ii LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………………….iii LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………...iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………………………..v LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH…………………...vi ABSTRAK………………………………………………………………………vii ABSTRACT……………………………………………………………………viii DAFTAR ISI……………………………………………………………………..ix BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………....1 A. Latar Belakang………………………………………………………...1 B. Rumusan Masalah……………………………………………………..7 C. Batasan Masalah……………………………………………………….7 D. Tujuan Penelitian……………………………………………………...7 E. Manfaat Penelitian…………………………………………………….8 F. Metode Penelitian……………………………………………………...8 G. Sistematika Penelitian…………………………………………………8 BAB II GRAF DAN PEWARNAAN SISI………………………………………10 A. Himpunan…………………………………………………………….10
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x B. Fungsi………………………………………………………………...14 C. Teori Graf……………………………………………………….........18 D. Jarak dan Keterhubungan………………………………………….....26 E. Macam-macam Graf………………………………………………….32 F. Pewarnaan Sisi Pada Graf………………………………………..…..38 BAB III BILANGAN KETERHUBUNGAN PELANGI KUAT PADA GRAF..45 A. Bilangan Keterhubungan Pelangi Pada Graf…………………………46 B. Bilangan Terhubung Pelangi Kuat Pada Graf………………………..52 C. Aplikasi………………………………………………………………83 BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan…………………………………………………………..98 B. Saran………………………………………………………………...100 DAFTAR PUSTAKA
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas tentang latar belakang, rumusan dan batasan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, serta akan disertakan sistematika penulisan skripsi. A. Latar Belakang Teori graf merupakan salah satu cabang matematika yang penting untuk dipelajari karena dapat memberikan banyak manfaat dalam menyelesaikan permasalahan dalam kehidupan. Konsep teori graf diperkenalkan oleh seorang matematikawan Swiss yang bernama Leonhard Euler pada tahun 1736 ketika mencoba menyelesaikan masalah Jembatan Königsberg. Kota Königsberg di Prussia (sekarang menjadi Kaliningrad di Rusia) dibangun pada pertemuan dua buah cabang sungai Pregel. Kota Königsberg terdiri dari sebuah pulau dandaratan sepanjang tepi sungai yang dihubungkan oleh tujuh jembatan yang ditunjukkan pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1. Ilustrasi Jembatan Kota Königsberg Pertanyaan yang muncul yaitu apakah mungkin seseorang dapat berjalan – jalan mengelilingi kota dengan diawali dan diahkiri di tempat yang sama dan tepat
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2 melewati setiap jembatan satu kali. Dalam menyelesaikan masalah tersebut, Euler merepresentasikan peta Kota Königsberg ke dalam graf pada Gambar 1.2, di mana
titik
menggambarkan
daratan
dan
dan
menggambarkan tujuh jembatan.
Gambar 1.2. Graf Kota Königsberg Euler memberikan jawaban bahwa tidak mungkin seseorang dapat berjalan – jalan mengelilingi kotadiawalidan diakhiri di tempat yang sama dengan melewati setiap jembatan tepat satu kali. Graf
adalah pasangan himpunan (V(G), E(G)),dengan
himpunan tak kosong dari obyek – obyek yang disebut titik dan
adalah adalah
himpunan (mungkin kosong) pasangan tak berurutan dari titik – titik yang berbeda dari V yang disebut sisi, di mana setiap sisi dipasangkan dengan himpunan yang elemennya disebut titik ujung dari sisi tersebut. Dua buah titik dan dikatakan bertetangga jika dan hanya jika terhubung oleh sebuah sisi. Sebuah jalan dari titik uke titik v adalah barisan selang seling berhingga yang terdiri dari titik dan sisi yang bertetangga pada G dari titik – titik di G (Epp, 2010). Graf tak trivial jika banyaknya titik minimal dua (Chartrand dan Zhang, 2009).Dua titik u dan v dalam G dikatakan terhubung jika dan hanya jika ada jalan dari u ke v. Graf
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3 Gdikatakan terhubung jika dan hanya jika setiap dua titik u, v
terhubung(Epp,
2010). Sebuah pewarnaan sisi pada graf Gadalah sebuah pemberian warna pada sisi – sisi dalam graf G, di mana satu warna untuk setiap sisi. Jika sisi- sisi yang bertetangga diwarnai dengan warna yang berbeda maka pewarnaan sisi dikatakan pewarnaan sisi sejati. Pewarnaan sisi - k adalah suatu pewarnaan sisi sejati yang menggunakan kwarna. Suatu graf G disebut graf yang sisi – sisinya dapat diwarnai –k
jika terdapat pewarnaan sisi –k pada G. Indeks kromatik G
dinotasikan dengan
adalah bilangan bulat positif terkecil k sedemikian
sehingga G merupakan graf yang sisinya dapat diwarnai–k (Chartrand dan Zhang, 2009). Dalam teori graf,konsep pewarnaan sisi mengalami perkembangan. Salah satu konsep baru dari pewarnaan sisi yaitu keterhubungan pelangi pada graf. Konsep keterhubungan pelangi pada graf diperkenalkan pada tahun 2006 oleh G. Chartrand, G.L. Johns, K.A. McKeon dan P. Zhang.Konsep ini termotivasi oleh ditemukannya kelemahan dalam pegiriman informasi pada agen pemerintahan Departemen Keamanan Dalam Negeri Amerika Serikat yang dibentuk tahun 2003, sebagai respon atas ditemukannya kelemahan dalam pengiriman informasi setelah terjadinya serangan teroris pada 11 September 2001. Keamanan informasi harus terjaga karena berhubungan langsung dengan keamanan nasional dan juga terdapat prosedur yang memungkinkan para agen pemerintah untuk mengakses informasi, sehingga setiap jalur pengiriman informasi membutuhkan suatu kata sandi dengan angka yang banyak. Muncul pertanyaan, berapa angka yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4 dibutuhkan sedemikian sehingga tidak terjadi pengulangan kata sandi angka pada setiap agen pemerintahan. Lintasan dari u ke v adalah jalan dari u ke vdi mana tidak terjadi pe-ngulangan titik maupun sisi (Epp, 2010). Misalkan graf G adalah graf terhubung tak trivial dank adalah sebuah bilangan bulat positif, didefinisikan pewarnaan sisi , sehingga setiap dua sisi yang bertetangga boleh memiliki warna yang sama. Suatu lintasan u – v di G disebut lintasan pelangi jika tidak ada dua sisi pada lintasan tersebut yang memiliki warna yang sama. Graf
dengan
pewarnaanc disebut graf terhubung pelangi jika terdapat lintasan pelangi untuk setiap pasang titik
- ,
. Dalam hal ini pewarnaan c disebut pewarnaan
pelangi. Jika terdapat k warna di G maka pewarnaan c disebut pewarnaan-k pelangi. Selanjutnya bilangan bulat positif terkecilk sedemikian sehingga terdapat pewarnaan pelangi-k pada G disebut bilangan keterhubungan pelangi. Bilangan keterhubungan pelangi dari G dinotasikan dengan
(Chatrand dan Zhang,
2009). Jumlah sisi dalam sebuah jalan pada graf G disebut panjang jalan tersebut.Suatu lintasan geodesik antara dua titik u dan v pada graf G adalah lintasan u-v dengan panjang minimum. Jumlah sisi dalam suatu lintasan geodesik antara u dan v disebut jarak, yang dinotasikan dengan
(Buckley dan
Lewinter, 2003).Geodesik pelangi antara titik u dan v di G adalah suatu lintasan pelangi dengan panjang pewarnaan
.Graf G disebut terhubung pelangi kuat dengan
jika terdapat geodesik pelangi u – v untuk setiap dua titik u dan v
pada G. Dalam kasus ini pewarnaan
disebut pewarnaan pelangi kuat pada G.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5 Selanjutnya bilangan keterhubungan pelangi kuat pada suatu graf terhubung Gadalah bilangan bulat positif terkecilk sedemikian sehingga terdapat pewarnaan pelangi kuat-
pada G. Bilangan keterhubungan pelangi kuat dinotasikan dengan
(Chartrand dan Zhang, 2009). Dapat ditunjukkan bahwa
)
untuk setiap graf terhubung. Yang dimaksud dengan ukuran adalah jumlah sisi pada graf G. Eksetrisitas pada adalah jarak dari titik
ke suatu titik terjauh diG.
Diameter dari Gadalah maksimum dari eksentrisitas titik-titik di G(Buckley dan Lewinter, 2003). Jika terdapat graf terhubung tak trivial Gdengan ukuran dan memiliki diameter yang dinotasikan dengan
yaitu jarak
maksimum antara dua titik di G maka
Salah satu penerapan bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf adalah pendistribusian soal-soal ujian nasional. Pendidikan Nasional (Diknas) akan mendistribusikan soal-soal ujian nasional (UN) ke seluruh sekolah di kabupaten Jember (pelaksanaan UN SMA 2014). Soal ini bersifat rahasia sehingga membutuhkan tim pengawas pendistribusian soal UN yang terdiri dari unsur Universitas Negeri Jember (UNEJ), Lembaga Penjaminan Mutu Pendidikan (LPMP), Polisi resort (Polres), Diknas, dan pihak sekolah. Misal jalur untuk menjangkau sekolah-sekolah direpresentasikan pada Gambar 1.3di manaj merupakan pusat penyimpanan soal dan titik awal pendistribusian soal. Permasalahan yang muncul adalahbagaimana cara menentukan jumlah kelompok pengawalan pendistribusian soal UN.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Gambar 1.3.ContohJalur Pendistribusian Soal UN Ke Sekolah- Sekolah Di Kabupaten Jember
Peta jalur distribusi dapat digambar secara ulang menjadi graf dengan bentuk berbeda seperti pada Gambar 1.4.
Gambar 1.4. Graf Jalur Pendistribusian Soal UN Misalkan titik
adalah SMA yang akan
dituju dan setiap sisi pada graf tersebut menggambarkan jalur pendis-tribusian soal UN. Setiap sisi pada graf di atas dapat diberi warna sedemikian sehingga memenuhi pewarnaan pelangi.Dengan menggunakan bilangan keterhu-bungan pelangi kuat pada graf permasalahan ini dapat diselesaikan dengan lebih mudah. Didapatkan bahwa minimal warna yang digunakan untuk mewarnai seluruh sisi pada graf sehingga memenuhi sifat pewarnaan pelangi yaitu lima warna atau . Dengan
demikian dapat disimpulkan bahwa dibutuhkan lima
kelompok pengawal untuk mendistribusikan soal – soal UN dengan aman ke setiap sekolah yang ada.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7 Berdasarkan penjelasan di atas dalam tugas ahkir ini akan dibahas lebih lanjut mengenai bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf .
B. Rumusan Masalah Perumusan masalah yang akan dibicarakan pada tugas akhir ini adalah: 1. Apa yang dimaksud dengan bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf? 2. Bagaimana cara menentukan bilangan keterhubungan pelangi kuatpada graf? 3. Bagaimana penerapan bilangan keterhubunganpelangi kuat pada graf dalam kehidupan?
C. Batasan Masalah Pada tugas akhir ini dibatasi pada masalah-masalah sebagai berikut: 1. Graf yang digunakan yaitu grafpohon, graf siklus, graf roda, graf bipartit. 2. Pewarnaan yang digunakan adalah pewarnaan sisi pada graf. 3. Penulis tidak membahas mengenai algoritma perhitungan.
D. Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan tugas ahkir ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui apa yang dimaksud bilangan keterhubungan pelangi pada graf. 2. Menentukan bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8 3. Mengetahui penerapan bilangan keterhubungan pelangi kuat pada dalam kehidupan.
E. Manfaat penulisan Manfaat yang diharapkan dari penulisan tugas ahkir ini adalah memberikan motivasi kepada pembaca untuk mempelajari salah satu konsep baru dari teori graf yaitu bilangan keterhubungan pelangi kuat dan dapat mengetahui penerapan bilangan keterhubungan pelangi kuat dalam kehidupan.
F. Metode Penulisan Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah metode studi pustaka yaitu dengan membaca dan mempelajari buku-buku atau jurnal-jurnal yang berkaitan dengan bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf.
G. Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang B. Rumusan Masalah C. Batasan Masalah D. Tujuan Penelitian E. Manfaat Penelitian F. Metode Penelitian G. Sistematika Penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9 BAB II GRAF DAN PEWARNAAN SISI A. Himpunan B. Fungsi C. Teori Graf D. Jarak dan Keterhubungan E. Macam-macam Graf F. Pewarnaan sisi pada graf BAB III BILANGAN KETERHUBUNGAN PELANGI PADA GRAF A. Bilangan keterhubungan Pelangi Pada Graf B. Bilangan keterhubungan Pelangi Kuat Pada Graf C. Aplikasi BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II GRAF DAN PEWARNAAN SISI
Pada bab ini akan dijelaskan dasar-dasar teori graf yang digunakan dalam penulisantugas akhir ini. Dasar-dasar teori meliputi: himpunan,fungsi, teori graf, jarak dan keterhubungan, macam-macam graf dan pewarnaan sisi pada graf. A. Himpunan Dalam kehidupan sehari-hari sering dijumpai penggunaan konsep himpunan, misalnya himpunan hewan berkaki empat, himpunan warna pelangi, himpunan fakultas di Universitas Sanata Dharma,
Himpunan
Mahasiswa Matematika (HMM), dan lain-lain. Konsep himpunan tidak hanya diterapkan secara intuitif dalam kehidupan, namun konsep himpunantelah dikembangkan menjadi konsep dasar dalam matematika. Pada subbab ini akan dijelaskan mengenai himpunan. Definisi 2.1 Himpunan adalah suatukumpulan atau koleksi objek-objek yang mempunyai kesamaan sifat tertentu dan dilambangkan dengan huruf besar.
Contoh 2.2 adalah himpunan semua bilangan asli. adalah himpunan semua bilangan bulat. adalah himpunan semua bilangan real.
10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11 Definisi 2.3 Suatu himpunanA dalam semesta X dikatakan himpunan bagian dari himpunan B jika dan hanya jika setiap anggota dari himpunanA juga merupakan anggota dari himpunanB. Secara matematis ditulis dengan
Definisi 2.4 Suatu himpunan Adikatakanberhinggajika banyaknya elemen yang termuat di Adapat dihitung.
Definisi 2.5 Kardinalitas dari himpunan berhinggaX adalah jumlah elemen yang termuat di dalamX. Kardinalitas dari himpunan berhingga X dinotasikan dengan |X|.
Definisi 2.6 Gabungan dua buah himpunan A dan B adalah himpunan semua elemen dari semesta yang merupakan anggota himpunanA atau anggota himpunan Bdan dinotasikan dengan
. Secara matematis ditulis dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12 Definisi 2.7 Irisan dua himpunan
dan
adalah himpunan semua elemen dari semesta
yang merupakan anggota dan anggota , dinotasikan dengan
. Secara
matematis ditulis dengan
Bila
maka
dan
disebut dua buah himpunan saling asing atau
saling lepas.
Definisi 2.8 Selisih dua buah himpunan
dan
adalah himpunan semua elemen dalam
semesta yang merupakan anggota himpunan dan dinotasikan dengan
dan bukan anggota himpunan
. Secara matematis ditulis dengan
Definisi 2.9 Hasil kali kartesius buah himpunan yang memuat semua rangkap setiap
, yaitu
terurut (
adalah himpunan A dengan
untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13 Definisi 2.10 Hasil kali kartesius dua buah himpunan pasangan terurut
dengan
dan
dan
adalah himpunan semua
dan dinotasikan dengan
.
Secara matematis ditulis dengan
Berikut merupakan contoh dari himpunan berhingga, himpunan bagian, kardinalitas dua buah himpunan, gabungan dua buah himpunan, irisan dua buah himpunan, selisih dua buah himpunan, hasil kali kartesius dua buah himpunan. Contoh 2.11 Misalkan 1.
dan
dan
. Maka diperoleh bahwa:
merupakan himpunan berhingga.
2. 3.
dan
4. 5. 6. 7.
Definisi 2.12 Partisi dari suatu himpunan A adalah himpunan bagian
keluarga berhingga himpunan-
dari A yang memenuhi:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14 a.
untuk setiap
, yaitu setiap himpunan bagian
tidak
kosong. b.
untuk setiap i dan j dengan
, yaitu setiap dua himpunan
bagian yang tidak sama adalah saling lepas (atau secara ekivalen, jika dua himpunan bagian beririsan, maka kedua himpunan bagian itu adalah sama). c.
yaitu gabungan semua himpunan bagian
adalah himpunan
.
Contoh 2.13 Misalkan bagian dari
. Maka keluarga himpunan- himpunan yaitu
merupakan suatu partisi dari .
B. Fungsi Pada subbab ini akan dibahas konsep relasi dan fungsi secara formal dam matematis meliputi definisi dan contoh tentang relasi, fungsi dan jenis fungsi. Definisi 2.14 Relasi dari himpunan A ke himpunan B adalah himpunan bagian dari
.
Ada beberapa cara untuk menyatakan relasi dua himpunanX dan Y, salah satunya menggunakan diagram panah. Pada diagram panah setiap elemen di X yang berelasi dengan elemen di Y dihubungkan dengan suatu anak panah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15 Berikut merupakan contoh dari relasi dua himpunan dan cara penyajian relasi menggunakan diagram panah. Contoh 2.15 Diberikan dua buah himpunan
dan
maka
. Jadi
merupakan
relasi dari himpunan Cdan himpunanD seperti pada Gambar 2.1
Gambar 2.1. Relasi Dari Himpunan C Ke HimpunanD
Selanjutnya adalahrelasi khusus antara elemen-elemen dalam himpunan X dan elemen-elemen dalam himpunan Y. Definisi 2.16 Fungsi (pemetaan) adalah relasi khusus f antara elemen-elemen dalam suatu himpunan X dengan elemen-elemen dalam himpunan Y. Kekhususannya terletak dalam dua hal, yaitu a. Setiap elemen dalam himpunan Xberelasi dengan suatu elemen dalam himpunanY. b. Elemen dalam himpunan Yyang berelasi dengan elemen dari himpunan Xitu tunggal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16 Fungsi dari himpunan X ke himpunan Y dinotasikan dengan , maka elemen
yang berelasi dengan elemen
disebut bayangan dari dan dilambangkan dengan
. Jika
itu oleh fungsi f .
Contoh 2.17 Misalkan
dan
.
Maka
relasi
merupakan suatu fungsidari himpunan F ke himpunan G, sedangkanrelasi
bukan merupakan fungsitetapi
merupakan relasi dari himpunan Fke himpunan G, sebab
berelasi
dengan lebih dari satuelemen di G yaitu a dan b,seperti yang terlihat pada Gambar 2.2.(b).
Gambar 2.2. (a) Fungsi Dari Himpunan FKe Himpunan G, (b) Relasi Himpunan FKe Himpunan G
Berikut ini dijelaskan pengertian fungsi injektif, surjektif dan bijektif beserta contohnya. Definisi 2.18 Suatu fungsi berlaku
disebut fungsi injektif jika dan hanya jika untuk setiap maka
.Sedangkan suatu
disebut fungsi surjektif jika dan hanya jika untuk setiap
fungsi terdapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17 sedemikian sehingga
. Lalu suatu fungsi
bijektif (korespondensi satu-satu) jika fungsi
disebut fungsi
tersebut adalah fungsi injektif
dan sekaligus surjektif.
Contoh 2.19 Misalkan
,
dan
adalah suatu fungsi maka
merupakan fungsi injektif tetapi tidak surjektif sebab untuk
tidak terdapat
sedemikian sehingga
pada Gambar 2.3. Selanjutnya misalkan
seperti terlihat ,
adalah suatu fungsi maka
dan merupakan
fungsi surjektif tetapi tidak injektif sebab
tetapi
seperti terlihat
pada Gambar 2.3. Sedangkan misalkan
adalah suatu fungsi maka
merupakan fungsi injektif dan surjektif sehingga
dapat disebut fungsi bijektif seperti terlihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. (a) Fungsi Injektif, (b) Fungsi Surjektif,(c) Fungsi Bijektif .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18 Definisi 2.20 Atap dari suatu bilangan real x adalah bilangan bulat terkecil yang lebih besar atau sama dengan x dan dinotasikan dengan
.
Contoh 2.22 Misalkanx = 8.3 dan x = 9 maka berdasarkan Definisi 2.21 berturut-turut diperoleh
dan
.
C. Teori Graf Pada subbab ini akan dibahas mengenai teori graf meliputi definisi dan contoh graf, keterhubungan dan jenis graf Definisi 2.23 Graf G adalah pasangan himpunan
dengan
tak kosong dari obyek – obyek yang disebuttitik dan
adalah himpunan adalah himpunan
(mungkin kosong) pasangan tak berurutan dari titik–titik yang berbeda dari yang disebut sisi,di mana setiap sisi dipasangkan dengan himpunan yang elemennya disebut titik ujung dari sisi tersebut.
Contoh 2.24 Gambar 2.4 menyatakan graf A dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.4Graf A Sedangkantitik
dan
adalah titik ujung dari sisi
Definisi 2.25 Graf trivialadalah graf dengan satu titik. Sedangkangraf tak trivialadalah graf yang memiliki dua titik atau lebih.
Contoh 2.26 Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.5. (a)Graf Taktrivial B, (b) Graf Trivial C Gambar 2.5 menunjukkan bahwa
dan
sehingga
jumlah titik pada graf B dan C berturut-turut 3 dan 1. Jadi graf B merupakan graf tak trivial sedangkan graf C merupakan graf trivial.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20 Definisi 2.27 Dua buah titik dikatakan bertetangga jika dan hanya jika terhubung oleh suatu sisi. Sisi tersebut dikatakan bersisiandengan setiap titik ujungnya.
Contoh 2.28 Perhatikan pada Gambar 2.5(b). Pada gambar tersebut titik dihubungkan oleh sisi titik
sehingga titik
tidak bertetangga dengan titik
sisi, sehingga sisi
dan
dan
dikatakan bertetangga, tetapi
sebab tidak dihubungkan oleh suatu
dikatakan bersisian dengan titik
.
Definisi 2.29 Dua buah sisi yang bersisian pada titik ujung yang sama disebut bertetangga.
Contoh 2.30 Perhatikan Gambar 2.5(a). Gambar tersebut menunjukkan sisi bersisihan pada titik ujung
, sehingga
dan
dan sisi
dikatakan bertetangga.
Definisi 2.31 Misalkan G adalah suatu graf. Gelung dari G adalah suatu sisi dengan satu titik ujung.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21 Contoh 2.32 Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.6. Graf D Sisi
memiliki satu titik ujung yaitu titik
, sehingga
merupakan gelung
dariD.
Definisi 2.33 Misalkan Gadalah suatu graf. Sisi – sisi di G yang mempunyai himpunan ttik ujung yang sama disebut sisi pararel dari G.
Contoh 2.34 Pada Gambar 2.6, sisi dan
sehingga
dan
dan
menghubungkan dua titik yang sama yaitu
merupakan sisi pararel. Sedangkan
menghubungkan dua titik yang sama, maka
dan
dan
tidak
bukan merupakan sisi
pararel.
Definisi 2.35 Misalkan Gadalah graf dan v adalah titik pada G. Derajat v atau deg(v) adalah banyaknya
sisi yang bersisian dengan titik v. Sedangkanderajat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22 maksimal dari G adalah derajat terbesar dari titik-titik pada G dan dinotasikan dengan
.
Contoh 2.36 Perhatikan Gambar2.6.Gambar tersebut menunjukkan bahwa 1. Terdapat tiga sisi yang bersisihan dengan titik sehinggadeg
yaitu sisi
,
.
2. Terdapat dua sisi yang bersisihan dengan titik sehinggadeg
yaitu sisi
Jadi
dan
.
3. Terdapat satu sisi dan satu gelung yang bersisihan dengan titik sisi
dan
dan sehinggadeg
yaitu
.
.
Definisi 2.37 Suatu graf sederhana adalah graf yang tidak mempunyai gelung atau sisi pararel.
Contoh 2.38 PerhatikanGambar 2.5(a). Pada grafB tidak terdapat gelung atau sisi pararel, sehingga graf B merupakan salah satu contoh dari graf sederhana.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23 Definisi 2.39 Misalkan G adalah graf. Orde dari G, dinotasikan dengan
adalah jumlah titik - titik dalam graf
.
Contoh 2.40 Graf A pada Gambar 2.4 menunjukkan bahwa sehingga
,
.
Definisi 2.41 Misalkan G adalah graf, ukuran dari G adalah jumlah sisi dalam graf G. Ukuran graf G dinotasikan dengan
.
Contoh 2.42 Graf
A
pada
sehingga
Gambar
2.4
menunjukkan
bahwa
,
.
Definisi 2.43 Misalkan G adalah graf. Sebuah jalan W dari titik u ke titik v adalah barisan selang seling berhingga yang terdiri dari titik dan sisi yang bertetangga pada G dari titik – titik di G. Sehingga jalan disajikan dalam bentuk -
,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24 di mana
menyatakan titik-titik dan
dan untuk setiap
,
menyatakan sisi-sisi,
dan
-
adalah titik ujung dari
,
,
. Jalan dari
titik u ke titik v singkatnya disebut jalan u-v.
Jalan pada suatu graf
bisa dinyatakan hanya dengan barisan titik asalkan
tidak memuat sisi pararel. Jika di
tidak memuat sisi pararel maka setiap jalan
tidak menimbulkan dwimakna dan dapat dijelaskan dengan barisan titik
saja. Pada skripsi ini jalan dinyatakan dengan barisan titik apabila graf tidak memuat sisi pararel.
Contoh 2.44 Perhatikan Gambar 2.6. Untuk titik Oleh karena
dan
,
merupakan jalan
.
merupakan sisi pararel maka jalan dinyatakan menggunakan
barisan titik dan sisi. Untuk titik
dan
,
merupakan jalan
bisa nyatakan menggunakan barisan titik saja karena
dan
bukan merupakan sisi
pararel.
Definisi 2.45 Misalkan
adalah graf. Lintasan dari u ke v pada Gadalah jalan dari uke v di
mana tidak terjadi pengulangan sisi maupun titik. Lintasan dari uke v singkatnya disebut lintasan u-v.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25 Contoh 2.46 Perhatikan
Gambar
lintasan
2.5(a).
Pada
gambar
tersebut,
merupakan
.
Definisi 2.47 Jalan tertutup adalah jalan yang diawali dan diakhiri di titik yang sama.
Contoh 2.48 Perhatikan Gambar 2.6. Untuk titik
di graf D, jalan
merupakan
jalan tertutup pada graf D.
Definisi 2.49 Sirkuit pada G adalah jalan tertutup yang terdiri dari minimal satu sisi dan tidak terjadi pengulangan sisi.
Contoh 2.50 Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.7. Graf E Jalan pengulangan sisi.
merupakan sirkuit pada graf E sebab tidak terjadi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26 Definisi 2.51 Siklus adalah lintasan yang diawali dan diakhiri di titik yang sama.
Contoh 2.52 Perhatikan Gambar 2.7. Pada gambar tersebut jalan bukan merupakan siklus karena terdapat pengulangan titik yaitu Sedangkan jalan
dan .
merupakan siklus pada graf E.
Definisi 2.53 Panjang dari suatu jalan adalah jumlah dari sisi – sisi di dalam sebuah jalan
Contoh 2.54 Perhatikan pada Gambar 2.7. Pada graf E, jalan jalan dari titik
ke
panjang jalan dari titik
, di mana , ke
,
merupakan
adalah sisi-sisi pada jalan, maka
adalah jumlah sisi-sisi pada jalan tersebut yaitu
tiga.
Definisi 2.55 Misalkan pada
adalah graf. Sebuah lintasan gedoesik antara titik
adalah lintasan -
antara titik udan vpada
dan titik
dengan panjang minimum. Lintasan gedoesik
singkatnya disebut geodesik - .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27 Contoh 2.56 Perhatikan Gambar 2.7. Untuk dua titik lintasan
dan
, lintasan
merupakan
dengan panjang dua, selanjutnya lintasan
lintasan dari titik
dengan panjang dua, lalu lintasan
merupakan lintasan dari titik
ke
dengan panjang dua, sedangkan lintasan
merupakan lintasan dari titik itu lintasan
merupakan
dengan panjang satu. Oleh karena
merupakan lintasan geodesik antara titik
dan
, sebab
lintasan tersebut memiliki panjang yang minimal dibanding lintasan lainnya.
D. Jarak dan Keterhubungan Definisi 2.57 Misalkan
adalah graf. Dua titik
dan
hanya jika terdapat sebuah jalan dari
ke
di
dikatakan terhubung jika dan
.
Contoh 2.58 Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.8. Graf F Untuk dua titik titik
dan
Definisi 2.59
dan
terdapat jalan
dapat dikatakan terhubung.
dari
ke
, sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28 Suatu graf
dikatakan graf terhubung jika dan hanya jika untuk setiap dua
titik
pada terhubung.
dan
Contoh 2.60 Perhatikan Gambar 2.8. Untuk setiap dua titik u dan v pada F terdapat jalan dari titik u kev maka Fmerupakan graf terhubung seperti yang terlihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1. Jalan dari titik u ke v untuk setiap , di F Jalan titik u ke v Titik v Titik u
Selanjutnya perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.9. Graf G Untuk dua titik
dan
pada graf G, tidak terdapat jalan dari titik
sehingga graf G tidak terhubung. Definisi 2.61
ke ,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29 Misalkan diberikan dua buah titik
pada graf G Jarak antara titik
didefinisikan sebagai banyaknya sisi dari suatu geodesik
-
dan
diG dan
dinotasikan dengan d(u,v).
Contoh 2.62 Perhatikan gambar berikut
Gambar 2.10. Graf H Untuk dua titik dan
ke
pada graf H,
merupakan geodesik antara titik
, dengan jumlah sisi adalah satu. Jadi d(u,v) = 1.
Definisi 2.63 Misal diberikan suatu titik
padaG,eksentrisitas pada v adalah jarak dari
titikv ke suatu titik terjauh di G.Eksentrisitas pada vdinotasikan dengane(v). Secara matematis ditulis dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30 Contoh 2.64 Perhatikan gambar berikut , akan dicari e( ).
Gambar 2.11. Graf I Untuk suatu titik 1. Lintasan 2. Lintasan 3. Lintasan
pada grafI diperoleh bahwa: merupakan geodesik
- dengan jumlah sisi 1.
merupakan geodesik
- dengan jumlah sisi 2.
merupakan geodesik
- dengan jumlah sisi 3.
4. Lintasan
merupakan geodesik
- dengan jumlah sisi 2.
5. Lintasan
merupakan geodesik
- dengan jumlah sisi 2.
6. Lintasan
merupakan geodesik
- dengan jumlah sisi 3.
7. Lintasan
merupakan geodesik
- dengan jumlah sisi 3.
Sehingga diperoleh jarak
ke setiap titik di Iseperti pada tabel dibawah ini.
Tabel 2.2.Jarak titik v1 ke setiap titik di I
Nilai d(v1, v) Titik v Titik 1 Jadi e( )
2
3 .
2
2
3
3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31 Definisi 2.65 Misalkan G adalah graf. Diameter dari Gadalah maksimum dari eksentrisitas titik-titik diG dan dinyatakan dengan diam(G).
Contoh 2.66 PerhatikanGambar 2.11, akan cari diam (I). Untuk dua titik setiap u, v di I diperoleh jarak dari titik u ke v dan eksentrisitas titik u, seperti pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Jarak setiap dua titik dan eksentrisitas setiap titik pada graf I Nilai d(u,v) V
Titik 1 1 2 3 2 2 3 3
u
1 2 1 2 3 2
2 1 1 2 2 3 3
3 2 1 3 3 4 5
2 1 2 3 1 1 4
2 1 2 3 1 2 2
3 2 3 4 1 2
e(u) 3 2 3 4 3 3 4 4
3 2 3 4 2 2 2
2
Jadi menurut Tabel 2.3, diam
.
Definisi 2.67 Graf
G
bijektif
dan
H
dikatakan
isomorfis
jika
terdapat
sebuah
fungsi
sedemikian sehingga setiap pasang titik u dan
vbertetangga di G jika dan hanya jika
dan
bertetangga di H. Fungsi
fyang mememenuhi syarat di atas disebut isomorfisma dari GkeH, dan Gdikatakan isomorfis dengan H,dinotasikan dengan
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32 Contoh 2.68 Gambar 2.12menyatakan graf Jdan K. Fungsi dengan
,
,
f adalah fungsi bijektifdari
didefinisikan
,
. Dapat ditunjukkanbahwa ke
dan untuk setiap dua titik u dan v di
E, u dan v bertetangga jika dan hanya jika f (u)dan f (v) bertetangga pada Gambar 2.12.
(a) Gambar 2.12.(a)Fungsi bijektif dari
(b) ke
, (b) Graf
E. Macam-Macam Graf Pada bagian ini akan dibahas definisi dan contoh dari macam-macam graf dan gabungan graf. Definisi 2.69 Graf lengkap dengan n titik adalah suatu graf sederhana dengan n titik dan tepat satu sisi yang menghubungkan setiap pasang dari titik yang berbeda. Graf lengkap dengan n titik dinotasikan dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33 Contoh 2.70 Gambar 2.13 merupakan salah satu contoh dari graf lengkap.
Gambar 2.13. Graf
Definisi 2.71 Misalkan
adalah graf sederhana. Graf
disebut pohon jika dan hanya jika
tidak memuat sirkuit dan terhubung.
Contoh 2.72
Gambar 2.14. Graf PohonL Gambar 2.14merupakan sebuah pohon, sedangkan Gambar 2.15 bukan merupakan sebuah pohon sebab memuat sirkut
Gambar 2.15. Graf M
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34 Definisi 2.73 Graf bipartit lengkap dengan
titik adalah sebuah graf sederhana di mana
titik-titiknya dapat dipartisi menjadiU danW, dengan dan
yang memenuhi sifat-sifat berikut: untuk semua
i,
dan untuk semuaj, 1.
Terdapat sisi dari setiap titik
ke setiap titik
.
2.
Tidak terdapat sisi dari suatu
ke suatu titik
.
3.
Tidak terdapat sisi dari suatu
ke suatu titik
Graf bipartit lengkap dengan
titik dinotasikan dengan
.
Contoh 2.74 Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.16. Graf Himpunan titik pada V( dengan U(
) dapat dipartisi menjadi U(
) = {v1, v3} dan U(
berikut: untuk semua i,
)
) = {v2, v4, v6}yang memenuhi sifat- sifat
dan untuk semua j,
1. Terdapat sisi dari setiap titik
ke setiap titik
.
2. Tidak terdapat sisi dari suatu
ke suatu titik
.
3. Tidak terdapat sisi dari suatu
ke suatu titik
Jadi graf di atas adalah graf bipartit
) dan W(
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35 Definisi 2.75 Untuk
, graf siklusdengan n titik adalah suatu siklus dengan
siklus dengan
titik dinotasikan dengan
titik. Graf
.
Contoh 2.76 Gambar 2.17merupakan salah satu contoh dari graf siklus.
Gambar 2.17. Graf
Definisi 2.77 Jika
dan
adalah graf yang saling asing, gabungan
dengan
dan
adalah graf .
Contoh 2.78 Misalkan diberikan dua buah graf K2 dan K3 seperti gambar di bawah ini.
(a)
(b)
Gambar 2.18. (a) Graf K2, (b) Graf K3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36 HimpunanV(K2) = {v1, v2} dan V(K3) = {v3, v4, v5} maka diperoleh himpunan V(K2 K3) = { v1, v2, v3, v4, v5} dan E(K2 K3) = { v1, v2, v3, v4, v5} sehingga dapat dibentuk gaf K2
K3, seperti pada gambar berikut.
Gambar 2.19. Graf K2 K3
Definisi 2.79 Jika G danHadalah dua graf yang saling asing, penggabungan terbentuk dengan menambahkan sisi pada setiap titik sehingga setiap titik dan graf
sedemikian
terhubung dengan setiap titik
. Jika
berturut-turut memiliki m(G) dan n(H) titik, maka untuk membentuk haruslah menambahkan
sisi pada graf
.
Contoh 2.80 Perhatikan Gambar 2.18, akan dibentuk grafK2
K3.Graf K2 dan K3 berturut-
turut memiliki m(K2) = 2 dan m(K3) = 3 sehingga m(K2).m(K3) = 6. Untuk membentuk graf K2
K3 menambahkan sisi pada setiap titik di K2 sedemikian
sehingga setiap titik di K2 terhubung dengan setiap titik K3, dengan langkahlangkah nya yaitu tambahkan berturut-turut e5, e6 dan e7pada v1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37 sedemikiansehingga v1beturut-turut terhubung dengan v3,v4 dan v5seperti pada Gambar 2.20.
Gambar 2.20. Ilustrasi penambahan sisi pada v1 Selanjutnya tambahkan berturut-turut sisi e5, e6 dan e7 pada v2 sedemikian sehingga v1 berturut-turut terhubung dengan v3, v4 dan v5 seperti pada gambar berikut seperti pada Gambar 2.21.
Gambar 2.21. Ilustrasi penambahan sisi pada v2 Jadi terbentuklah penggabungan K2
K3 seperti pada gambar berikut.
Gambar 2.22. Penggabungan K2
K3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38 Definisi 2.81 Untuk
graf roda adalah graf hasil penggabungan dari
Graf roda dinotasikan dengan
dengan
.
.
Contoh 2.82 Perhatikan gambar-gambar di bawah ini.
Gambar 2.23. (a) Graf Gambar
2.23(a)
merupakan
, (b) Graf
, (c) Graf
penggabunganK1
C4
.Selanjutnya Gambar 2.23(b) merupakan penggabungan disebut
yang
disebut
K1
C5 yang
. Sedangkan Gambar 2.23(c) merupakan penggabungan K1
yang disebut
C6
.
F. Pewarnaan Sisi Pada Graf Pada subbab ini akan dibahas mengenai pewarnaan sisi pada graf, yang diberikan dalam definisi dan contoh-contoh. Definisi 2.83 Misalkan G adalah graf dengan himpunan sisi – sisi dari
. Himpunan bagian
dikatakan himpunan bebas jika tidak ada dua sisi di dalam himpunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39 tersebut yang bertetangga. Sedangkan bilangan kebebasan sisi adalah jumlah maksimal sisi dari G dalam himpunan bebas.Bilangan kebebasan sisi dinotasikan dengan
.
Contoh 2.84 Diberikan sebuah graf N. Akan dicari bilangan kebebasan sisi dari N.
Gambar 2.24. Graf N Berdasarkan gambar diatas diperoleh bahwaH= J=
,K=
, I=
,
merupakan himpunan kebebasan sisi. Jadi
= 3.
Definisi 2.85 Sebuah pewarnaan sisi pada graf Gadalah pemberian warna pada sisi – sisi dalam graf , di mana satu warna untuk setiap sisi .
Contoh 2.86 Gambar2.25 menunjukkan pewarnaan sisi pada grafO, dengan himpunan warna {1, 2, 3, 4, 5}di mana 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau, 4=warna jingga, 5=warna ungu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Gambar 2.25. Graf
Dengan Pewarnaan Sisi-5
Definisi 2.87 Jika sisi- sisi yang bertetangga diwarnai dengan warna yang berbeda maka pewarnaan sisi dikatakan pewarnaan sisi sejati.
Contoh 2.88 Gambar 2.25 menunjukkan bahwa setiap dua sisi yang bertetangga memiliki warna yang berbeda, sehingga graf O menggunakan pewarnaan sisi sejati.
Definisi 2.89 Pewarnaan sisi - k adalah suatu pewarnaan sisi sejati yang menggunakan k warna.
Contoh 2.90 Pada Gambar 2.25, pewarnaan pada grafO menggunakan pewarnaan sisi-3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41 Definisi 2.91 Misalkan diberikan pewarnaan sisi – k pada graf tak kosong G, dengan menggunakan 1,2,….,k warna dan misalkan
adalah himpunan
sisi – sisi di G yang diberi warna i. Maka himpunan – himpunan tak kosong dari E(G) disebut kelas warna sisi dari G untuk pewarnaan sisi – k yang diberikan.
Contoh 2.92 Perhatikan Gambar 2.25, akan dicari kelas warna sisi dari graf O. Gambar 2.25 menunjukkan bahwa 1. Sisi
dan
diberi warna warna merah. Jadi
,
, dengan 1 =
warna merah. 2. Sisi
dan
diberi warna warna biru. Jadi
,
, dengan 2 =
warna biru. 3. Sisi
dan
diberi warna warna hijau. Jadi
, dengan 3 =
warna hijau 4. Sisi
diberi warna warna hijau. Jadi
dengan 4 = warna
jingga. 5. Sisi
diberi warna warna ungu. Jadi
dengan 4 = warna ungu.
Definisi 2.93 Misalkan G adalah graf. Suatu graf G disebut graf yang sisi – sisinya dapat diwarnai –k jika terdapat pewarnaan sisi –k pada G.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42 Contoh 2.94 Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 2.26. Graf O Dengan Pewarnaan Sisi Karena terdapat pewarnaan sisi sisinya dapat diwarnai
denganpadaO maka O adalah graf yang sisi-
.
Definisi 2.95 Misalkan G adalah graf dengan pewarnaan sisi sejati. Indeks kromatik dari G adalah jumlah minimum warna yang diperlukan sedemikian sehingga sisi – sisi yang bertetangga di G diwarnai dengan pewarnaan sisi sejati. Indeks kromatik pada graf G dinotasikan dengan
.
Contoh 2.96 Perhatikan Gambar 2.26. Gambar tersebut menunjukkan bahwa graf O dapat diwarnai menggunakan minimal tiga warna, sehingga indeks kromatiknya atau
.
Teorema 2.97 Jika G adalah graf tak kosong dengan ukuran
maka
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43 Bukti: Misalkan G adalah graf dan
. Himpunan
adalah kelas
warna sisi pada pewarnaan sisi – k dari graf G. Berarti ada sisi di G yang tidak termuat di
Karena
maka
dariE(G). Sehingga
Jadi
untuk setiap i
merupakan partisi . Oleh karena itu
yang ekivalen dengan
, sehingga .
Karena grafG diwarnai dengan pewarnaan sisi-k berarti sisi – sisi yang bertetangga di G diberi kwarna berbeda. Suatu sisi dikatakan bertetangga jika bersisian dengan suatu titik yang sama. Pewarnaan sisi pada sebuah grafG harus memberikan warna yang berbeda pada sisi-sisi yang bertetangga sehingga untuk setiap titik v di G jumlah warna yang digunakan untuk mewarnai sisi yang bersisian dengan titik v harus sesuai dengan derajat titik v pada G atau deg
. Jadi (1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44 Contoh 2.98 Diberikan graf P dan pewarnaan sisi-4, dengan himpunan warna {1,2,3,4} di mana1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau, 4=warna jingga. Akan dicari
.
Gambar 2.27.GrafP Gambar 2.27 menunjukkan graf P dengan orde
dan ukuran
Himpunan kebebasan sisi yang dapat dibentuk antara lain:A={ , B={ ,
,
}, C={ ,
,
,
},
}. Sehingga berdasarkan Definisi 2.83didapatkan
, maka menurut Teorema 2.97 diperoleh bahwa Karena
.
merupakan bilangan bulat maka
pada Gambar 2.27 menunjukkan bahwa
. . Pewarnaan sisi-4
. Jadi didapatkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III BILANGAN KETERHUBUNGAN PELANGI KUAT PADA GRAF
Konsep bilangan keterhubungan pelangi merupakan salah satu variasi dari pewarnaan sisi. Bilangan keterhubungan pelangi diperkenalkan oleh Chartrand, Johns, McKeon and Zhang pada tahun 2006. Konsep baru ini dilatarbelakangi oleh ditemukannya kelemahan dalam pegiriman informasi pada agen pemerintahan. Departemen Keamanan Dalam Negeri Amerika Serikat dibentuk tahun 2003 sebagai respon atas ditemukannya kelemahan dalam pengiriman informasi setelah terjadinya serangan teroris pada 11 September 2001. Keamanan informasi harus terjaga karena berhubungan langsung dengan keamanan nasional dan juga terdapat prosedur yang memungkinkan para agen pemerintah untuk mengakses informasi, sehingga setiap jalur pengiriman informasi membutuhkan kata sandi angka yang banyak. Muncul pertanyaan, berapa jumlah minimal angka yang dibutuhkan sedemikian sehingga tidak terjadi pengulangan kata sandi angka pada setiap satu lintasan komunikasi atau lebih antara dua agen pemerintahan. Pertanyaan tersebut dapat dimodelkan dengan bilangan keterhubungan pelangi. Pada bab ini akan dijelaskan mengenai bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf meliputi definisi, contoh dan teorema.
45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
A. Bilangan Keterhubungan Pelangi Pada Graf Pada subbab ini akan dibahas mengenai lintasan pelangi, graf terhubung pelangi, pewarnaan pelangi dan bilangan terhubung pelangi meliputi definisi, contoh dan teorema. Definisi 3.1 Misalkan graf G adalah graf terhubung tak trivial dan
adalah sebuah
bilangan bulat positif. Didefinisikan pewarnaan sisi
,
sehingga dua sisi yang bertetangga dapat memiliki warna yang sama. Suatu lintasan dari titik u ke v di G disebut lintasan pelangi jika tidak ada dua sisi pada lintasan tersebut yang memiliki warna yang sama.
Contoh 3.2 Perhatikan graf
dengan pewarnaan sisi – 3, dengan himpunan
warna {1, 2, 3} di mana 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau. Akan ditunjukkan bahwa terdapat lintasan pelangi di P.
Gambar3.1. Graf Petersen Dengan Pewarnaan Sisi Untuk setiap dua titik u dan v terdapat lintasan pelangi dari titik u ke vsepertiyang dijelaskan pada Tabel 3.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Tabel 3.1. Lintasan pelangi untuk setiap dua titik pada graf Jalan v
Titik
Tabel 3.2. Lanjutan Tabel 3.1
Titik
Jalan v
Definisi 3.3 Misalkan graf G adalahgraf terhubung tak trivial dan sebuah bilangan bulat positif
. Didefinisikan pewarnaan sisi
, sehingga dua
sisi yang bertetangga dapat memiliki warna yang sama. Graf G dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
pewarnaan sisi
disebut terhubung pelangi jikauntuk setiap pasang titik
terdapat lintasan pelangi.
Contoh 3.4 Graf Petersen pada Gambar3.1dapat dikatakan terhubung pelangi sebab menurut Tabel3.1 dan Tabel 3.2 setiap dua titik pelangi
dan
di
terdapat lintasan
. Sedangkan graf Q dengan pewarnaan sisi 3 yang himpunan
warnanya {1, 2, 3} seperti pada Gambar 3.2 bukan terhubung pelangi, sebab tidak terdapat lintasan pelangi - .Warna merah menyatakan warna 1, warna biru menyatakan warna 2 dan warna hijau menyatakan warna 3.
Gambar3.2. Graf Q Dengan Pewarnaan Sisi
Definisi 3.5 Misalkan jika
adalah graf. Pewarnaan sisi pada
pewarnaan
itumenyebabkan
graf terhubung
pewarnaan pelangi yang menggunakan – .
dikatakan pewarnaan pelangi pelangi.
Sedangkan
warna disebut pewarnaan pelangi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Contoh 3.6 Pewarnaan sisi
graf
karena menyebabkan
pada Gambar3.1 merupakan pewarnaan pelangi terhubung pelangi. Sedangkan pewarnaan sisi
graf
Q dengan pada Gambar3.2 bukan pewarnaan pelangi karena tidak menyebabkan Qterhubung pelangi.
Definisi 3.7 Misalkan
adalah graf terhubung tak trivial.Bilangan bulat positif terkecil
sedemikian sehingga terdapat pewarnaan pelangi
pada
disebut bilangan
keterhubungan pelangi pada G. Bilangan keterhubungan pelangi pada dinotasikan dengan
.
Selain dalam pengamanan informasi rahasia antar agen pemerintahan, bilangan keterhubungan pelangi juga diterapkan pada bidang jaringan. Misalkan
menyatakan suatu jaringan seluler. Misalkan akan dikirim sebuah
pesan antara dua titik, pengiriman informasi tersebut dengan syarat bahwa rute antara dua titik (direpresentasikan sebagai sisi pada lintasan di suatu
saluran
atau
(saluran
direpresentasikan
sebagai
) diberikan warna).Akan
diminimalkan jumlah saluran berbeda yang digunakan. Jumlah saluran minimal yang digunakan dimodelkan dengan bilangan keterhubungan pelangi pada graf
. Permasalahannya adalah bagaimana cara untuk menentukan
bilangan keterhubungan pelangi tersebut.Selanjutnya diberikan Teorema 3.8 untuk mempermudah menentukan bilangan keterhubungan pelangi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Teorema 3.8 Misalkan adalah graf terhubung tak trivial maka
.
Bukti: Misalkan G adalah graf dengan pewarnaan sisi c dan
. Sehingga
berdasarkan Definisi 2.61 danDefinisi 2.63maka
Ini berarti terdapat dua titik di , misal dengan panjang
dan
yang dihubungkan geodesik
. Oleh karena geoesik
adalah geodesik
terpanjang sehingga minimal warna yang diperlukan untuk mewarnai graf sedemikian sehingga setiap dua titik adalah
dan
di
terdapat lintasan pelangi
warna .Oleh karena itu
Contoh 3.9 Berdasarkan Gambar3.1 terdapat pewarnaan pelangi berarti Sebelum mencari
Oleh karena
pada graf Petersen
maka akan dicari
.
terlebih dahulu dicari jarak setiap dua titik dan
eksentrisitas setiap titik di P yang yang disajikan pada Tabel 3.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Tabel 3.3. Jarak setiap dua titikdi graf Nilai Titik
v 1 1 2 2 2 2 2 1 2 2
u
1 2 2 2 1 2 2 2
2 1 1 2 2 2 2 2 1
2 2 1 1 2 2 1 2 2
2 2 2 1
1 2 2 2 1
1 1 2 2 2
2 2 2 1
2 1 2 2 1 2 2 1 2
1 2 2 1 2 2 2
2 2 2 2 2 2 1 1
1 2
e(v) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 1 2 2 1 2 2 1
1
Berdasarkan Tabel 3.2 dan Tabel 3.3didapatkan menurut Teorema 3.8 diperoleh bahwa pewarnaan pelangi
, sehingga Namun tidak terdapat
di , sebab jika diberikan suatu pewarnaan sisi
dan didefinisikan sebagai pemberian dua warna pada sisi-sisi di dua sisi yang berwarna sama yaitu
dan
pada terdapat
seperti pada Gambar3.3.
Gambar3.3. Graf Petersen Dengan Pewarnaan Sisi Sehingga lintasan pelangi. Jadi
bukan lintasan pelangi, maka . Oleh karena
maka
tidak terhubung .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
B. Bilangan Keterhubungan Pelangi Kuat Pada Graf Pada subbab ini akan dibahas mengenai pelangi geodesik, pewarnaan pelangi kuat, terhubung pelangi kuat,bilangan keterhubungan pelangi dan bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf terhubung tak trivial, graf pohon, graf siklus, graf roda dan graf bipartit meliputi definisi, contoh dan teorema. Definisi 3.10 Misalkan
adalah pewarnaan sisi pada graf terhubung tak trivialG. Untuk dua
titik u dan v di G, suatu pelangi geodesik dengan panjang
adalah lintasan pelangi
-
.
Contoh 3.11 Gambar3.4 menunjukkan graf Petersen dengan pewarnaan sisi suatu titik
dan
, lintasan
adalah lintasan pelangi dengan panjang
. Sehingga lintasan pelangi Sedangkan lintasan
. Untuk
adalah pelangi geodesik - .
bukan pelangi geodesik -
memiliki panjang minimum.
Gambar3.4. Graf Petersen Dengan Pewarnaan Sisi
sebab tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Definisi 3.12 Suatu graf terhubung tak trivial G dikatakan terhubung pelangi kuat jikaG memuat pelangi geodesiku-v untuk setiap titik u dan v diG.
Contoh 3.13 Graf Petersen P dengan pewarnaan sisi
pada Gambar3.4 terhubung pelangi
kuat sebab graf P memuat lintasan pelangi geodesik u-v untuk setiap titik u danv di . Tabel 3.5. Pelangi geodesik untuk setiap dua titik pada graf P Pelangi geodesik Titik
Tabel 3.6. Lanjutan Tabel 3.5 Pelangi geodesik Titik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Sedangkan graf P dengan pewarnaan sisi
pada Gambar3.1 terhubung
pelangi tapi tidak terhubung pelangi kuat sebab tidak terdapat pelangi geodesik
.
Definisi 3.14 Misalkan G adalah graf. Pewarnaan sisi pada G dikatakan pewarnaan sisi pelangi kuat jika pewarnaan itu menyebabkan graf
terhubung pelangi kuat.
Pewarnaan sisi pelangi kuat singkatnya disebut pewarnaan pelangi kuat. Sedangkan pewarnaan pelangi kuat yang menggunakan
warna disebut
pewarnaan pelangi kuat – .
Contoh 3.15 Pewarnaan sisi
graf Petersen pada Gambar3.4 merupakan pewarnaan
pelangi kuat sebab menyebabkan graf Pterhubung pelangi kuat. Sedangkan pewarnaan sisi pelangi kuat
Definisi 3.16
graf Petersen pada Gambar3.1 bukan merupakan pewarnaan sebab tidak menyebabkan graf P terhubung pelangi kuat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Misalkan G adalah graf terhubung tak trivial.Bilangan bulat positif terkecil sedemikian sehingga terdapat pewarnaan pelangi kuat
pada Gdisebut
bilangan keterhubungan pelangi kuat pada G. Bilangan keterhubungan pelangi kuat pada
dinotasikan dengan
.
Teorema3.17 Misalkan G adalah graf terhubung tak trivial, maka Bukti: Misalkan G adalah suatu graf terhubung tak trivial dengan sehingga terdapat pewarnaan pelangi terdapat pewarnaan pelangi
pada G Oleh karena
di G, ini berarti terhubung pelangi. Sehingga
terdapat lintasan pelangiu-v, untuk setiap pasang titik u,v Kasus 1: Misalkan untuk setiap pasang titik pelangi
. Karena
. , terdapat
yang merupakan pelangi geodesik
, berarti
terhubung pelangi kuat sehingga pewarnaan sisi pewarnaan pelangi kuat Kasus 2: Misalkan untuk suatu titik
lintasan
merupakan
. Jadi dan
, setiap lintasan pelangi
bukan merupakan pelangi geodesik, ini berarti pelangi kuat. Oleh karena itu pewarnaan sisi
tidak terhubung bukan pewarnaan
pelangi kuat. Sehingga Jadi berdasarkan kasus 1 dan 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Teorema3.18 Misalkan
adalah graf terhubung tak trivial, dengan ukuran m(G) maka .
Bukti: Sudah cukup jelas bahwa
pasti tidak pernah melampaui ukuran graf .
Contoh 3.19 Misalkan
adalah graf Petersen dengan
. Menurut Contoh 3.9
maka menurut Teorema 3.17 dan Teorema3.18 diperoleh bahwa . Namun pewarnaan pelangi
pada Gambar3.1 bukan
merupakan pewarnaan pelangi kuat karena tidak menyebabkan pelangi maka
. Karena pewarnaan sisi
pewarnaan pelangi kuat sehingga
Oleh karena
terhubung merupakan dan
maka
Dari Teorema 3.8, Teorema 3.17 dan Teorema3.18 maka didapatkan sebuah pertidaksamaan (2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Contoh 3.20 Akan dicari
dan
untuk graf . Perhatikan gambar berikut
T Gambar 3.5. Graf Penyelesaian: Akan dicari Tabel 3.7. Jarak tiap dua titik dan eksentrisitas tiap titik pada T Nilai v
Titik 1 1
2
3
2
1
1
2
3
1
2
3
2
2
3
3
1
2
3
3
2
3
1
2
2
1
3
1
3
2
3
2
3
3
1
3
2
1
3
2
1
2
3
2
1
1
2
3
2
1
1
2
3
2
3
2
2
3
2
1
2
3
Berdasarkan Tabel 3.7 didapatkan diam tidaksamaan (2) diperoleh bahwa berarti terdapat pewarnaan pelangi
1
3
maka menurut per. Diasumsikan
di
,
dengan himpunan warna {1,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
2, 3} di mana 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau. Misalkan ,
.
Gambar 3.6. Graf T Dengan Pewarnaan Sisi Menurut Gambar 3.6 , tidak terdapat lintasan pelangi
, berarti
tidak terhubung pelangi, sehingga tidak terdapat pewarnaan pelangi , muncul kontradiksi. Jadi
maka
di
dengan kata lain
terdapat pewarnaan pelangi-4 dengan himpunan warna {1, 2, 3, 4}, seperti pada Gambar 3.7di mana 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau dan 4=warna ungu.
Gambar 3.7. Graf T Dengan Pewarnaan Sisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Akan dicari Karena
maka menurut pertidaksamaan (2)
Diasumsikan pelangi
.Bilangan
seperti pada Gambar 3.7. Untuk setiap dua titik
akan dicari lintasan pelangi dengan panjang Tabel 3.8.Pelangi geodesik tiap dua titik diT Pelangi geodesik Titik
Tabel 3.9. Lanjutan Tabel 3.8 Pelangi geodesik Titik
berarti terdapat pewarnaan
.
dan
di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Karena untuk setiap dua titik
dan
terdapat lintasan pelangi kuat, maka
T terhubung pelangi kuat, sehingga pewarnaan pelangi pewarnaan pelangi kuat
. Jadi
juga merupakan
.
Teorema 3.21 Misalkan
dan
adalah graf terhubung tak trivial. Maka jika dan hanya jika
Bukti : Untuk
, akan dibuktikan
Jika
, akan ditunjukkan
(2) dan karena
. Menurut pertidaksamaan
terhubung maka
lengkap. Karena . Graf
jika dan hanya jika
, sehingga
berarti terdapat pewarnaan pelangi
adalah graf lengkap maka setiap dua titik
dan
oleh sebuah sisi. Sehingga pewarnaan pelangi pewarnaan pelangi kuat Jika
adalah graf
. Jadi
dihubungkan
juga merupakan
.
, akan ditunjukkan
(2) diperoleh bahwa
pada
. Menurut pertidaksamaan
. Karena
adalah graf terhubung maka
. Untuk Jika
, akan dibuktikan , akan ditunjukkan
3.8 diperoeh bahwa diam bahwa
jika dan hanya jika
. Graf
. Maka menurut Teorema dan menurut Teorema 3.17 diperoleh
bukan graf lengkap maka diam
,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
dengan kata lain jumlah maksimum sisi-sisi dari suatu geodesik adalah 2. Selanjunya karena pelangi
di
pelangi
. Karena diam
di , maka lintasan pelangi
maka pewarnaan pelangi
di
maka terdapat pewarnaan dan terdapat pewarnaan adalah pelangi geodesik
adalah pewarnaan pelangi kuat
. Jadi
. Misalkan
adalah graf terhubung tak trivial dengan
Teorema 3.17diperoleh bahwa graf lengkap maka
. Karena
. Menurut bukan merupakan
.
Contoh 3.22 Perhatikan gambar berikut,
(a) (b) Gambar3.8. (a) Graf , (b) Graf Karena
graf lengkap maka diam
diperoleh bahwa
Dengan Pewarnaan Sisi dan menurut Teorema 3.8
. Karena setiap dua titik
dan
di
dihubungkan oleh sebuah sisi sehingga minimal warna yang digunakan sedemikian sehingga terdapat lintasan pelangi untuk setiap dua titik
dan
di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
adalah 1 warna, misalkan warna warna merah. Jadi
. Maka
menurut Teorema3.21
Teorema 3.23 Misalkan
adalah graf terhubung tak trivial dengan ukuran
jika dan hanya jika
. Maka
adalah sebuah pohon.
Bukti Misalkan
akan dibuktikan
pohon. Diasumsikan
adalah sebuah
adalah bukan sebuah pohon. Maka
memuat suatu
sirkuit
di mana
. Maka pewarnaan sisi
warna 1 untuk sisi
dan
yang memberikan
dan
himpinan warna
warna berbeda dari
untuk
sisi lainnya pada
adalah pewarnaan pelangi, dengan 1=warna merah, 2=warna biru, =warna kuning, warna hitam, seperti pada Gambar3.9.
=warna cokelat dan
=
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Gambar3.9. Graf Jadi
Dengan Pewarnaan
. Kontradiksi dengan
. Sehingga
haruslah sebuah pohon. Misalkan
adalah sebuah pohon dengan ukuran
. Akan dibuktikan
. Diasumsikan
bahwa
.
Oleh
karena
sehingga terdapat pewarnaan pelangi dari
. Maka terdapat sisi
dan
yang diwarnai dengan
warna yang sama. Misalkan diambil salah satu titik titik
atau
memuat sisi
yaitu titik dan
dan
atau
dan salah satu
sehingga terdapat lintasan
yang
diilustrasikan Gambar3.10.
Gambar3.10. Graf pohon Karena terdapat dua sisi pada lintasan lintasan
bukan lintasan pelangi
yang berwarna sama maka , sehingga terdapat lintasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
lain yang tidak memuat sisi pelangii
dan
yang merupakan lintasan
, hal tersebut menunjukkan bahwa terdapat sirkuit di
kontradiksi dengan
adalah pohon dengan ukuran
,
. Jadi
Contoh 3.24 Gambar3.11 menyatakan suatu graf
Gambar3.11. Graf pohon Karena graf
merupakan pohon dengan
, jadi menurut
Teorema3.42 diperoleh bahwa
.
Teorema 3.25 Misalkan
adalah graf siklus dengan banyak titik di mana
. Maka
. Bukti: Misalkan terdapat graf siklus dan
:
dan untuk setiap
dengan
. Untuk membuktikan pernyataan di atas, akan
dibagi menjadi 2 kasus tergantung nilai dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Kasus 1: Untuk
genap. Misalkan
, untuk setiap bilangan bulat
sehingga
. Maka menurut pertidaksamaan (1), . Pewarnaan sisi
dari
didefinisikan sebagai berikut,
Diilustrasikan dalam Gambar3.12 dengan 1=warna merah, 2=warna biru, k=hijau, (k-1)=ungu.
Gambar3.12. Graf Untuk setiap dua titik
dan
terdapat pelangi geodesik
terlihat dalam Gambar3.11 maka sisi
seperti yang
terhubung pelangi kuat, maka pewarnaan
adalah suatu pewarnaan pelangi kuat– . Karena
pewarnaan pelangi kuat – (2)
Dengan Pewarnaan Sisi
maka
. Oleh karena
merupakan
dan menurut pertidaksamaan ,
jadi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Kasus 2: Untuk
ganjil. Misalkan
Didefinisikan pewarnaan sisi
Dengan
kata
, untuk bilangan bulat dari
sebagai berikut,
lain
,…,
, , sehingga untuk setiap dua titik
pelangi geodesik pelangi kuat
, maka pewarnaan pelangi
sehingga
(2)
terdapat
adalah pewarnaan pelangi
, maka menurut pertidaksamaan
. Karena diam atau
sehingga
, jadi
Akan dibuktikan bahwa
Asumsikan misalkan
dan
adalah suatu pewarnaan
. Karena pewarnaan pelangi
kuat
.
.
sehingga terdapat suatu pewarnaan pelangi dan tanpa mengurangi perumuman misalkan
Dipandang titik-titik
dan
adalah pelangi geodesik pelangi geodesik
.
. Misalkan lintasan dan lintasan
maka terdapat sisi di
Karena lintasan
,
: dan
adalah yang diberi warna .
juga merupakan geodesik
, sehingga
. Sebaliknya karena lintasan sehingga
adalah geodesik
,
. Diilustrasikan pada Gambar 3.13 dengan 1=warna
merah, 2=warna biru, 3=warna hijau, k=ungu, (k-1)=warna jingga.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Gambar 3.13. Graf
Dengan Pewarnaan Sisi
Ini berarti tidak terdapat lintasan pelangi pelangi
. Kontradiksi dengan
. Jadi
pewarnaan pelangi
. Oleh karena
bukan pewarnaan . Jadi
berdasarkan persamaan (2) di-
peroleh bahwa
, sehingga
.
Jadi
Contoh 3.26 Diketahui graf siklus
, akan dicari nilai
dan
.
Penyelesaian: Menurut Teorema3.46 diperoleh bahwa Karena
berarti terdapat pewarnaan pelangi
. di
dengan himpunan
warna {1,2,3} di mana 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau, seperti pada Gambar3.14.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Gambar3.14. Graf
Dengan Pewarnaan Sisi
Teorema 3.27 Bilangan keterhubungan pelangi dari graf roda
untuk
adalah
Bukti: Berdasarkan
definisi
,
dan satu titik
itu
berarti
terdapat
dengan
yang terhubung dengan setiap titik di
.
Akan dibagi menjadi 3 kasus: Kasus1: Untuk bahwa
, karena
, menurut pembuktian Teorema3.22 diperoleh
.
Kasus 2: Untuk
, karena graf
Didefinisikan pewarnaan sisi 2= warna biru sebagai berikut,
bukan graf lengkap sehingga
.
, dengan 1=warna merah,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
dan
Seperti yang terlihat dalam Gambar3.15
(a) (b)
(c)
Gambar 3.15.(a) Graf Pewarnaan Sisi
Dengan Pewarnaan Sisi , (b) Graf , (c) Graf Dengan Pewarnaan Sisi
Oleh karena pewarnaan sisi diperoleh bahwa
merupakan pewarnaan pelangi
Dengan
, maka
.
Kasus 3: Untuk
,karena
wa
. Diasumsikan
pelangi
di
bukan
graf
lengkap
Misalkan dan sehingga
diperoleh
. Ini berarti terdapat pewarnaan
dengan himpunan warna {1, 2} di mana 1=warna merah dan
2=warna biru. Karena terdapat pewarnaan pelangi setiap dua titik
sehingga
dan
di
berarti untuk
terdapat lintasan pelangi
adalah pewarnaan pelangi
dari
. Diasumsikan
adalah satu-satunya lintasan pelangi untuk setiap
dengan
oleh Gambar3.16 dengan 1=warna merah, 2=warna merah.
dengan panjang
,
yang ditunjukkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Gambar3.16. Graf Karena satu- satunya lintasan sehingga jika
yang memiliki panjang 2 adalah
maka
supaya terdapat lintasan pelangi
. Dengan cara yang sama didapatkan jika . Karena
maka
maka
Selanjutnya jika
. Sehingga karena
maka tidak terdapat lintasan pelangi dengan terdapat pewarnaan pelangi Didefinisikan pewarnaan sisi
maka
pada
Jadi
dengan
dan . Ini kontradiksi . pada
sebagai
berikut
dan
untuk setiap
yang ditunjukan oleh Gambar3.17
dengan 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar3.17. Graf Karena setiap dua titik pewarnaan sisi
dan
Dengan Pewarnaan Sisi terdapat lintasan pelangi
adalah pewarnaan pelangi
Oleh karena
, jadi
untuk
sehingga
sehingga diperoleh .
Contoh 3.28 Diberikan sebuah graf
, akan dicari nilai dari
Teorema3.46 diperoleh bahwa pelangi
di
. Menurut
, sehingga terdapat pewarnaan
dengan himpunan warna {1,2},di mana 1=warna merah,
2=warna biru, 3=warna hijau.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Gambar3.18. Graf
Dengan Pewarnaan Pelangi
Teorema3.29 Bilangan keterhubungan pelangi pada graf roda
untuk
adalah
Bukti: Misalkan
terdiri dari graf
terhubung dengan setiap titik di Kasus 1: Untuk
dan satu titik . Akan dibagi menjadi 3 kasus
, graf
bahwa
yang
dan menurut Teorema 3.27diperoleh maka berdasarkan Teorema 3.21diperoleh bahwa
. Kasus 2: Untuk
,menurut Teorema 3.27 diperoleh bahwa
maka berdasarkan Teorema 3.21. diperoleh bahwa untuk
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Kasus 3: Untuk
, akan dibuktikan
terdapat suatu bilangan bulat
. Misalkan sehingga
maka
. Selanjutnya
akan ditunjukkan Pertama-tama akan ditunjukkan
. Diasumsikan
maka terdapat pewarnaan pelangi kuat
pada
maka dapat dibentuk himpunan dan semua sisi
dengan
terdapat dua titik
sedemikian sehingga
memiliki warna yang sama. Maka
sehingga jumlah sisi pada geodesik
lebih dari sam dengan 3 atau di
sama dengan 2 atau
pelangi geodesik
di
di
, akibatnya tidak terdapat
. Ini berarti tidak terdapat pewarnaan pelangi
Selanjutnya, akan ditunjukkan pada
Karena setiap dua titik pewarnaan sisi bahwa
. Karena
,kontradiksi dengan
sisi
. Jadi
.
Didefinisikan suatu pewarnaan sebagai berikut
terdapat pelangi geodesik
di
adalah pewarnaan pelangi kuat . Jadi
di
dan jumlah sisi pada geodesik
merupakan satu-satunya geodesik
kuat
. Karena
untuk
sehingga
. Maka diperoleh .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
Contoh 3.30 Diberikan graf sebuah graf
, akan dicari nilai
Teorema3.29 terdapat pewarnaan pelangi kuat
dari pada
. Menurut
, dengan kata lain
3 dengan himpunan warna {1, 2, 3} di mana 1= warna merah, 2= warna biru, 3= warna hijau, seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar3.19. Graf
Dengan Pewarnaan Sisi
Teorema 3.31 Bilangan keterhubungan pelangi kuat dari graf bipartit bilangan bulat dan
dengan
untuk suatu
adalah
Bukti: Untuk
himpunan titik-titik pada
himpunan, misalkan dihubungkan ke setiap titik di lintasan
dan sehingga
dan juga merupakan geodesik
dapat dipartisi menjadi dua , karena
di
merupakan satu-satunya dengan
dan
, sehingga jumlah warna yang digunakan sedemikian sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
terdapat pewarnaan pelangi kuat di
adalah seperti yang ditunjukkan pada
Gambar3.20. Jadi benar bahwa
Gambar3.20. Graf
.
Dengan Pewaranaan Pelangi Kuat
Selanjutnya diasumsikan untuk
Sehingga
terdapat pewarnaan
. . Asumsikan
. Himpunan
dapat dipartisi menjadi dua himpunan, misalkan dan dan
berturut- turut
didefinisikan suatu kode warna dari
. Maka
yaitu pewarnaan pelangi kuat
, dengan kardinalitas
, maka
maka
Akan ditunjukkan bahwa
titik-titik
,
, di mana
Gambar3.21. Graf
dan , sehingga
dan . Untuk setiap titik yang disebut kode
untuk
seperti pada Gambar3.21.
Dengan Pewarnaan Sisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Karena terdapat pewarnaan pelangi kuat setiap
sehingga
untuk
, maka banyaknya warna berbeda pada kode warna dari titik-
titik di
paling banyak
. Tetapi karena karena
terdapat dua titik berbeda yaitu kode
. Lintasan
dan
dan
di
maka
sehingga kode
berturut- turut merupakan satu- satunya
geodesik
dan geodesik
dan karena
setiap
sehingga tidak terdapat pelangi geodesik
Sehingga tidak terdapat pewarnaan pelangi kuat kontradiksi dengan
di
Jadi
Selanjutnya, akan ditunjukkan
kali dan himpunan
di
.
. Hal tersebut .
. Misalkan
. Himpunan sebanyak
untuk
dan
adalah hasil kali kartesian
adalah hasil kartesian
dan
dan
sebanyak
kali. Sehingga
s kali sehingga,
dan
adalah himpunan hasil kali seluruh elemen dalam setiap pasangan
terurut di
. Selanjutnya
s kali
sehingga,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
dan
adalah himpunan hasil kali seluruh elemen dalam setiap pasangan
terurut di
.Jadi
.
Misalkan
titik- titik di
anggota dari
sedemikian sehingga
anggota dari dari
dilabeli dengan dilabeli dengan
. Untuk setiap
dengan
didefinisikan label
dengan
untuk setiap
yang diilustrasikan dengan Gambar3.22.
Gambar3.22. Graf sehingga
untuk
. Didefinisikan pewarnaan
dengan
untuk
. Sehingga kode warna dari , maka titik-titik berbeda di Selanjutnya akan ditunjukkan bahwa . Untuk
dan
dan
adalah kode memiliki kode warna berbeda.
adalah pewarnaan pelangi kuat merupakan satu-satunya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
geodesik
dan karena kode warna berbeda untuk setiap titik- titik
berbeda di
maka geodesik
Diambil sebarang dua titik
dan
adalah pelangi geodesik di
. Karena titik-titik tersebut
memiliki kode warna berbeda sehingga di titik
untuk suatu dengan dan
di
adalah pelangi geodesik . Selanjutnya diambil sebarang dua
sedemikian sehingga
merupakan satu-satunya geodesik dengan adalah pelangi geodesik
. Lintasan dan karena terdapat suatu
sehingga
adalah pewarnaan pelangi kuat
.
, maka geodesik
. Oleh karena itu terbukti bahwa dari
. Jadi
.
Contoh 3.32 Diberikan graf bipartit
, akan dicari nilai dari
3.31 bahwa pewarnaan pelangi kuat
Menurut Teorema
, dengan kata lain terdapat di
, dengan himpunan warna {1, 2} di mana
1=warna merah, 2=warna biruseperti yang ditunjukkan Gambar3.23.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Gambar3.23. Graf
Dengan Pewarnaan Sisi
Toerema 3.33 Bilangan keterhubungan pelangi dari graf dengan
untuk suatu bilangan bulat
dan
adalah
Bukti: Diketahui bahwa
sehingga
Misalkan himpunan titik- titik di ,
di
kasus:
dipartisi menjadi himpunan
mana
sehingga kardinalitas
maka
dan dan
berturut- turut
. dan ,
dan . Akan dibagi menjadi 3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Kasus 1: Jika
maka
. Menurut Teorema 3.31 diperoleh bahwa
dan pertidaksamaan
karena
(2)
diam
diperoleh
maka
menurut
bahwa
.
Jadi
. Kasus 2: Jika
maka
bahwa
. Menurut Teorema 3.31 diperoleh dan karena diam
pertidaksamaan
(2)
diperoleh
atau
maka menurut
bahwa
.
. Akan dibuktikan
Asumsikan
untuk
maka terdapat dua titik berbeda sehingga kode
dan
sedemikian
jadi tidak terdapat pewarnaaan pelangi . Jadi
maka
Asumsikan
untuk setiap
. Karena
sehingga tidak terdapat lintasan pelangi
Hal ini kontradiksi dengan
di
di
. Ini berarti
untuk setiap
pelangi
di
untuk setiap
dengan
Kasus 3: Jika
.
maka terdapat pewarnaan pelangi
. Sehingga terdapat kode
di
Jadi
di
.
.
. Akan ditunjukkan ini
berarti
terdapat
pewarnaan
. Sehingga terdapat kode di
. Karena
dengan
untuk
maka terdapat dua titik berbeda
sedemikian sehingga kode
dan
. Karena jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
sisi pada lintasan
genap, maka lintasan pelangi
yang terdapat di
adalah lintasan pelangi
yang
memiliki panjang 2. Namun setiap sisi pada lintasan pelangi tersebut berwarna sama sehingga tidak terdapat lintasan pelangi
di
pelangi
pada
. Sehingga tidak terdapat pewarnaan . Ini kontradiksi dengan
Selanjutnya akan dibuktikan
Untuk membuktikan
akan ditunjukan terdapat pewarnaan pelangi Misalkan Himpunan
. Jadi
di
,
.
,
dan
adalah hasil kali kartesius dari himpunan
.
sebanyak . Dengan
kata lain
Untuk setiap titik
di
didefinisikan,
kode untuk lain
,
dan
dengan
,
, …., ,
Sedangkan untuk setiap titik
di
kode untuk
dan
.
didefinisikan,
.Dengan kata dan seterusnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
Selanjutnya diambil sebarang dua titik pewarnaan pelangi
pada
Kasus 1: Untuk
dengan membagi menjadi 3 kasus:
. Karena kode yang
maka terdapat dengan
. Karena
. Misalkan
. Sehingga lintasan sisi-sisinya berwarna
dan
dan
.
dengan
merupakan lintasan pelangi yang Jadi terdapat pewarnaan pelangi
. Ambil sebarang dan
di
dengan
maka
Kasus3: Untuk
adalah
. Jadi terdapat pewarnaan pelangi
dan
c
kode
). Maka lintasan
lintasan pelangi Kasus 2: Untuk
akan dibuktikan terdapat
di
sedemikian sehingga
maka lintasan
adalah lintasan
pelangi yang sisi-sisinya berwarna , 1, 2 dan 3. Misalkan
dengan
Sehingga terdapat suatu titik lintasan pelangi
adalah lintasan pelangi di
dan
di mana
yang mana di
. . Jadi
, maka terdapat pewarnaan
. Jadi
Contoh 3.34 Diberikan graf bipartit 3.33
diperoleh
, akan dicari nilai dari bahwa
Menurut Teorema
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
, dengan kata lain terdapat pewarnaan pelangi
di
seperti
yang ditunjukkan Gambar3.24.
Gambar3.24
C. Aplikasi Pada subbab ini akan dijelaskan aplikasi bilangan keterhubungan pelangi kuat pada graf dalam kehidupan sehari-hari. Contoh 3.35 Salah satu penerapan bilangan keterhubungan pelangi kuat
pada graf
adalah pendistribusian soal-soal ujian nasional. Contoh ini diambil daripidato pengukuhan guru besar berjudul Teori Graf, Aplikasi dan Tumbuhnya Keterampilan Berfikir Tingkat Tinggi, yang ditulis oleh Prof. Drs. Dafik,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
M.Sc, Ph.D. Diknas akan mendistribusikan soal-soal ujian nasional ke seluruh sekolah di kabupaten Jember (pelaksanaan UN SMA 2014). Soal ini bersifat rahasia sehingga membutuhkan tim pengawas pendistribusian soal UN yang terdiri dari unsur Universitas Negeri Jember (UNEJ), Lembaga Penjaminan Mutu Pendidikan (LPMP), Polisi resort (Polres), Pendidikan Nasional (Diknas), dan pihak sekolah. Misal jalur untuk menjangkau sekolah-sekolah direpresentasikan pada graf Rdi manaj merupakan pusat penyimpanan soal dan titik awal pendistribusian soal, sedangkan titik a, b, c, d, e, f, g, h, i, k, l, m, n, o, p mewakili sekolah-sekolah di kabupaten Jember . Permasalahan yang muncul adalah:Bagaimana caramenentukan jumlah kelompok pengawalan pendistribusian soal UN?
Gambar3.25. Graf R
Solusi:
Gambar 3.26. Graf S
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Diberikan graf S seperti pada gambar di atasdan didefinisikanfungsi dengan , ,
, ,
,
fungsi bijektif dari
, ,
dan ke
,
,
,
,
,
. Dapat ditunjukkan bahwa f adalah seperti pada berikut.
Gambar 3.27. Fungsi Bijektif Dari V(R) Ke V(S) Kemudian dapat ditunjukkan untuk setiap dua titik u dan v di R, u dan v bertetangga jika dan hanya jika f (u)dan f (v) bertetangga di S, yang dijelaskan pada tabel di bawah ini. Jadi graf
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Tabel 3.10. Dua titik u dan v yang bertetangga di R dan dua titik f(u)dan f(v) yang bertetangga di S Pada graf R Titik a bertetangga dengan b Titik a bertetangga dengan j Titik a bertetangga dengan k Titik a bertetangga dengan e Titik b bertetangga dengan c Titik b bertetangga dengan l Titik b bertetangga dengan f Titik b bertetangga dengan m Titik c bertetangga dengan d Titik c bertetangga dengan n Titik c bertetangga dengan g Titik c bertetangga dengan o Titik d bertetangga dengan i Titik d bertetangga dengan p Titik d bertetangga dengan h Titik e bertetangga dengan j Titik e bertetangga dengan k Titik e bertetangga dengan f Titik f bertetangga dengan l Titik f bertetangga dengan m Titik f bertetangga dengan g Titik g bertetangga dengan n Titik g bertetangga dengan o Titik g bertetangga dengan h Titik h bertetangga dengan p Titik h bertetangga dengan i Titik k bertetangga dengan l Titik m bertetangga dengan n Titik o bertetangga dengan p
Titik
Titik f(a) = Titik f(a) = Titik f(a) = Titik f(a) = Titik f(b) = Titik f(b) = Titik f(b) = Titik f(b) = Titik f(c) = Titik f(c) = Titik f(c) = Titik f(c) = Titik f(c) = Titik f(c) = Titik f(c) = Titik f(e) = Titik f(e) = Titik f(e) = Titik f(f) = Titik f(f) = Titik f(f) = Titik f(g) = Titik f(g) = Titik f(g) = Titik f(h) = Titik f(h) = Titik f(k) = Titik f(m) = Titik f(o) =
Para graf S bertetangga dengan f(b) = bertetangga dengan f(j) = bertetangga dengan f(k) = bertetangga dengan f(e) = bertetangga dengan f(c) = bertetangga dengan f(l) = bertetangga dengan f(f) = bertetangga dengan f(m) = bertetangga dengan f(d) = bertetangga dengan f(n) = bertetangga dengan f(g) = bertetangga dengan f(o) = bertetangga dengan f(i) = bertetangga dengan f(p) = bertetangga dengan f(h) = bertetangga dengan f(j) = bertetangga dengan f(k) = bertetangga dengan f(f) = bertetangga dengan f(l) = bertetangga dengan f(m) = bertetangga dengan f(g) = bertetangga dengan f(n) = bertetangga dengan f(o) = bertetangga dengan f(h) = bertetangga dengan f(p) = bertetangga dengan f(i) = bertetangga dengan f(l) = bertetangga dengan f(n) = bertetangga dengan f(p) =
merepresentasikan titik j pada graf R, sedangkan merepresentasikan sekolah–sekolah pada kabupa-
ten Jember dan sisi-sisi di graf S merepresentasikan jalur pendistribusian dari satu sekolah ke sekolah lainnya. Permasalahan ini dapat diselesaikan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
menggunakan konsep bilangan terhubung pelangi dan bilangan terhubung pelangi kuat, sebab apabila menggunakan konsep tersebut akan didapatkan minimumjumlah kelompok pengawalan pendistribusian soal UN. Oleh karena graf S tidak termasuk kedalam graf khusus yang dijelaskan pada bab sebelumnya, sehingga untuk menentukan
dan
menggunakan
pertidaksamaan berikut. . Bilangan
dan
menyatakan minimal jumlah kelompok pengawalan
dan warna tiap sisi pada pewarnaan pelangi kuat menunjukkan kelompoknya. Pertama-tama akan dicari
. Untuk menentukan
maka terlebih
dahulu dicari jarak tiap dua titik dan eksentrisitas dari setiap titi di S,seperti yang dijelaskan pada tabel berikut. Tabel 3.11. Jarak setiap dua titik di Nilai Titik 2 2 3 3 4 4 5 5 1 2 3 4 1 2 3 4
1 3 4 4 5 5 1 2 3 4 1 2 3 4
3 1 2 3 3 4 5 2 1 2 3 2 1 2 3
3 3 2 1 3 4 4 2 1 2 3 2 1 2 3
4 4 3 1 2 3 3 3 2 1 2 3 2 1 2
4 4 3 3 2 1 3 3 2 1 2 3 2 1 2
5 5 4 4 3 1 2 4 3 2 1 4 3 2 1
5 5 5 4 3 3 2 4 3 2 1 4 3 2 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel 3.12. Lanjutan dari Tabel 3.11 dan eksentrisitas tiap titik di Nilai Titik 1 1 2 2 3 3 4 4 1 2 3 1 2 3 4
2 2 1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 1 2 3
3 3 2 2 1 1 2 2 2 1 1 3 2 1 2
4 4 3 3 2 2 1 1 3 2 1 4 3 2 1
1 1 2 2 3 3 4 4 1 2 3 4 1 2 3
2 2 1 1 2 2 3 3 2 1 2 3 1 1 2
3 3 2 2 1 1 2 2 3 2 1 2 2 1 1
Menurut Definisi 2.65 diperoleh bahwadiam pertidaksamaan (2) diperoleh bahwa asumsikan
4 4 3 3 2 2 1 1 4 3 2 1 3 2 1
5 5 5 4 4 4 5 5 4 3 3 4 4 3 3 4
, sehingga menurut
. Akan dibuktikan
, berarti terdapat pewarnaan pelangi
,
di S, dengan
himpunan warna {1, 2, 3, 4, 5} di mana 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau, 4=warna jingga, 5=warna ungu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar3.28.
Gambar3.28. Graf S Dengan PewarnaanPelangi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Akan ditunjukkan bahwa terdapat pewarnaan pelangi-5 pada graf. Perhatikan tabel-tabeldi bawah ini. Tabel 3.13. Lintasan pelangi setiap dua titik di Lintasan pelangi Titik
Tabel 3.14. Lanjutan dari Tabel 3.13 Lintasan pelangi titik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel 3.15. Lanjutan dari Tabel 3.14 Lintasan pelangi Titik
Tabel 3.16. Lanjutan dari Tabel 3.15 Lintasan pelangi Titik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
Tabel- tabel di atas menunjukkan bahwa untuk setiap dua titik terdapat lintasan pelangi dengan kata lain
di S. Jadi terdapat pewarnaan pelangi
panjang
di
maka menurut pertidaksamaan (2) diperoleh
. Akan dibuktikan
. Asumsikan bahwa
Tabel 3.13-Tabel 3.16 juga menunjukkan bahwa lintasan pelangi setiap dua titik
di S
.
Oleh karena bahwa
dan
dan
di S juga merupakan pelangi geodesik
. untuk dengan
, sehingga pewarnaan pelangi-5 juga merupakan pewarnaan
pelangi kuat-5. Jadi maka
. .Apabila
Oleh dihubungkan
karena dengan
graf
R S
permasalahan
pendistribusian soal UN dapat disimpulkan bahwa jumlah minimal kelompok pengawalan pendistribusian soal UN ke seluruh sekolah di kabupaten Jember adalah 5 kelompok danwarna-warna pada pewarnaan pelangi-5 menyatakan kelompok pengawalan, di mana warna 1=kelompok 1, warna 2=kelompok 2, warna 3=kelompok 3, warna 4=kelompok 4 dan warna 5=kelompok 5, seperti pada Gambar 3.29.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
Gambar3.29. Jalur Pendistribusian Soal UNKeSekolah-Sekolah
Contoh 3.36 Komisi pemilihan umum (KPU) merilis tahapan Pemilihan Kepala Daerah (PILKADA) serentak pada tahun 2017. PILKADA gelombang kedua serentak dilakukan pada tahun 15 Februari 2017. Salah satu Kota yang melakukan PILKADA adalah Kota Bekasi. KPU Kota Bekasi menargetkan akan selesai mendistribusikan kertas suara selesai sehari sebelum PILKADA. Pada Kota Bekasi kertas suara akan didistribusikan pada 12 kecamatan. Kertas suara ini bersifat rahasia sehingga membutuhkan tim pengawalan pendistribusan yang terdiri dari unsur Polres, Satpol PP, Camat, Panitia Pengawas Pemilu (PANWASLU), KPU Bekasi. Misal jalur untuk menjangkau kecamatankecamatan direpresentasikan pada graf Xdi manaP merupakan pusat penyimpanan kertas suara dan titik awal pendistribusian kertas suara, sedangkan titik A, B, C, D, E, F, G, H, I, K mewakili kecamatan-kecamatan di Kota Bekasi . Permasalahan yang muncul adalah adalah: Bagaimana cara menentukkan banyaknya kelompok pengawalan pendistribusian kertas suara?
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
Gambar 3.30. Graf X
Penyelesaian:
Gambar 3.31. Graf Diberikan graf
seperti pada gambar di atasdan didefinisikanfungsi
dengan ,
,
, ,
,
, ,
Dapat ditunjukkan bahwa f adalah fungsi bijektif dari pada Gambar 3.32.
, dan ke
, . seperti
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
Gambar 3.32.Fungsi Bijektif Dari Himpunan V(X) Ke V(
)
Kemudian dapat ditunjukkan untuk setiap dua titik u dan v di X, u dan v bertetangga jika dan hanya jika f(u)dan f(v) bertetangga di dijelaskan pada tabel di bawah ini. Jadi graf
, yang
.
Tabel 3.10. Dua titik u dan v yang bertetangga di X dan dua titik f(u)dan f(v) yang bertetangga di Pada graf X Titik A bertetangga dengan B Titik B bertetangga dengan C Titik C bertetangga dengan D Titik D bertetangga dengan D Titik E bertetangga dengan F Titik F bertetangga dengan G
Titik f(A) = Titik f(B) = Titik f(C) = Titik f(D) = Titik f(E) = Titik f(F) =
Titik G bertetangga dengan H Titik H bertetangga dengan I Titik I bertetangga dengan J Titik J bertetangga dengan K Titik K bertetangga dengan L
Titik f(G) = bertetangga dengan f(H) = Titik f(H) = bertetangga dengan f(I) = Titik f(I) = bertetangga dengan f(J) = Titik f(J) = bertetangga dengan f(K) = Titik f(K) = bertetangga dengan f(L) =
Para graf bertetangga dengan f(B) = bertetangga dengan f(C) = bertetangga dengan f(D) = bertetangga dengan f(E) = bertetangga dengan f(F) = bertetangga dengan f(G) =
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Titik
vdi
merepresentasikan
titik
P
diX,
sedangkan
titik
merepresentasikan kecamatan di Kota Bekasi dan sisi-sisi di graf Y merepresentasikan jalur pendistribusian dari satu kecamatan ke kecamatan lain.Permasalahan pendistribusian kertas suara PILKADA dapat diselesaikan menggunakan konsep bilangan terhubung pelangi dan bilangan terhubung pelangi kuat, sebab apabila menggunakan konsep tersebut akan didapatkan minimum jumlah kelompok pengawalan pendistribusian kertas suara.Pada permasalahan ini bilangan rc(X) dan src(X) menyatakan minimum jumlah kelompok pengawalan pendistribusian kertas suara. Selanjutnya akan dicari rc(X) dan src(X), karenaX Y sehingga rc(X)=rc( rc(
) dan src(X)=src(
). Menurut Teorema 3.27 diperoleh bahwa
)=3, sehingga terdapat pewarnaan pelangi
pada
, dengan
himpunan warna {1, 2, 3},di mana 1= warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau, seperti pada Gambar 3.33.
Gambar 3.33. Graf
Dengan Pewarnaan Pelangi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
Sedangkan menurut Teorema 3.29 diperoleh bahwa sehingga terdapat pewarnaan pelangi kuat
pada
, dengan himpunan
warna {1, 2, 3, 4} di mana 1=warna merah, 2=warna biru, 3=warna hijau dan 4=warna unguseperti pada Gambar 3.34.
Gambar 3.34. Graf
Dengan Pewarnaan Pelangi Kuat
Berdasarkan perhitungan sebelumnya didapatkan rc(X)=3 dan src(X)=4. Pada permasalahan pendistribusian kertas suara rc(X)=3 menyatakan bahwa minimum jumlah kelompok pengawal pendistribusian kertas suara adalah 3 kelompok. Sedangkan src(X)=4 menyatakan bahwa minimum jumlah kelompok pengawal pendistribusian kertas suara adalah 4 kelompok. Jadi untuk menyelesaikan persoalan pendistribusian kertas suara akan lebih baik menggunakan bilangan terhubung pelangi kuat karena akan lebih cepat mendistribusikan surat menggunakan minimal 4 kelompok pengawalan dibanding 3 kelompok pengawalan.Selanjutnya warna-warna pada pewarnaan pelangi-4 menunjukkan kelompok pengawalan pendistribusian kertas suara di mana warna 1=kelompok 1,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
warna 2=kelompok 2, warna 3=kelompok 3 dan warna 4=kelompok 4, seperti pada gambar berikut.
Gambar 3.35. Jalur Pendistribusian Kertas Suara Dilengkapi Kelompok Pengawalan Pendistribusian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV PENUTUP
Pada bab ini dituliskan kesimpulan dari pembahasan bab-bab sebelumnya, serta saran bagi penelitian selanjutnya.
A. Kesimpulan Misalkan G adalah graf terhubung tak trivial.Bilangan keterhubungan pelangi kuat pada grafGmerupakan bilangan bulat positif terkecil sedemikian sehingga terdapat pewarnaan pelangi kuat Untuk graf terhubung tak trivial
padaG.
dalam skripsi ini telah dibuktikan
beberapateorema: Untuk menunjukkan hubungan antara diameter graf, bilangan keterhubungan pelangi, bilangan keterhubungan pelangi kuat dan ukuran graf, yaitu . Untuk menentukan
apabila diketahui
,
yaitu jika dan hanya jika
.
Sedangkan untuk graf- graf khusus yang digunakan dalam skripsi ini telah dibuktikan beberapa teorema untuk menentukan bilangan keterhubungan pelangi kuat antara lain:
98
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 99
Untuk graf pohon: Misalkan dengan ukuran
adalah graf terhubung tak trivial
, maka
jika dan hanya jika adalah sebuah pohon. Untuk graf siklus: Misalkan di mana
adalah graf siklus dengan banyak titik
, maka .
Untuk graf roda, bilangan keterhubungan pelangi pada graf roda untuk
adalah .
Untuk graf bipartit,bilangan keterhubungan pelangi kuat dari graf bipartit
untuk suatu bilangan bulat s dant dengan
adalah
. Dalam kehidupan sehari-hari salah satu penerapan bilangan keterhubungan pelangi kuat yang dibahas dalam skripsi ini yaitu pada pendistribusian barang yang bersifat rahasia sehingga membutuhkan kelompok pengawalan keamanaan, seperti soal UN dan kertas suara PILKADA. Pada pendistribusian barangbilangan keterhubungan pelangi kuat berguna dalam menentukan jumlah kelompok pengawalan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 100
B. Saran Bilangan keterhubungan pelangi kuat yang dibahas dalam skrpsi ini merupakan bilangan keterhubungan pelangi kuat untuk graf dengan ukuran kecil dan tidak semua bilangan pelangi tehubung kuat pada graf dibahas dalam skripsi ini,sehingga masih terbuka untuk diteliti lebih lanjut khususnya untuk graf dengan ukuran besar. Selain itu sampai saat skripsi ini selesai ditulis, belum ada literatur tentang algoritma untuk memudahkan mencari bilangan keterhubungan pelangi suatu graf, sedangkan secara umum cukup sulit untuk menentukan bilangan keterhubungan kuat terutama bila grafnya berukuran besar, sehingaa masih terbuka kesempatan meneliti algoritma untuk mencari bilangan keterhubungan pelangi kuat khususnya untuk graf dengan ukuran besar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR PUSTAKA
Buckley, F. and Lewinter, M. (2003). A Friendly Introduction To Graph Theory.New Jersey: Pearson Education Inc.
Chartrand, G. and Zhang, P. (2009). Chromatic Graph Theory. New York: CRC Press Company.
Chartrand, G.,Johns, G. L., McKeon, K.A. and Zhang, P. (2008).Rainbow Connection in graphs.Math.Bohemica, 133(2): 85-98.
Dafik. (2015). Teori Graf, Aplikasi dan Tumbuhnya Keterampilan Berfikir Tingkat Tinggi. Pidato Pengukuhan Guru Besar. Universitas Jember.
Epp, S.S. (2010). Discrete Mathematics with Applications.Fourth Edition. Boston: Brooks/Cole Cengage Learning.
Jek, J.S. (2002). Matematika Diskrit dan Aplikasinya pada Ilmu Komputer.Edisi Kedua. Yogyakarta: Andi Offset.
Johnsonbaugh,R. (1997).Discrete Mathematics. New Jersey: Prentice Hall Inc.
Susilo, F. (2012). Landasan Matematika. Yogyakarta: Graha Ilmu.
101