PEMBAHASAN
A. Teorema Pythagoras 1. Luas persegi dan luas segitiga siku-siku Perhatikan Gambar 1!
D
C
s
s
A
B
Gambar 1 Pada gambar tersebut tampak sebuah persegi π΄π΅πΆπ· yang panjang sisinya s satuan panjang. Luas persegi π΄π΅πΆπ· = sisi Γ sisi πΏ = π Γ π πΏ = s2 satuan luas Selanjutnya, perhatikan Gambar 2!
R
S
l
P
p Gambar 2
Q
Pada gambar tersebut tampak sebuah persegi panjang πππ
π yang panjangnya p dan lebar l satuan. Diagonal ππ membagi persegi panjang πππ
π menjadi dua buah segitiga siku-siku, yaitu β πππ dan β ππ
π. Adapun luas segitiga β πππ sama dengan luas β ππ
π. Luas β πππ = luas β ππ
π 1
= Γ luas persegi panjang πππ 2
1
Karena persegi panjang πππ
π berukuran panjang p dan lebar l, luas 1
ο πππ = 2 Γ p Γ l atau 1
Luas segitiga siku-siku = 2 Γ alas Γ tinggi Luas persegi dan luas segitiga siku-siku sangat bermanfaat dalam menemukan teorema Pythagoras. 2. Menemukan teorema Pythagoras Untuk menemukan teorema Pythagoras lakukan kegiatan berikut: Ambil sepotong kertas berbentuk persegi berukuran (b + c)cm, seperti tampak pada Gambar 3 (i).
Gambar 3 (i). Selanjutnya, akan ditemukan hubungan antara besarnya a, b, dan c. Gambar 3 (i) menunjukan persegi π΄π΅πΆπ· berukuran (b + c) cm. Pada keempat sudutnya buatlah empat segitiga siku-siku dengan panjang sisi siku-sikunya b cm dan c cm. Dari Gambar 3 (i) tampak bahwa luas persegi π΄π΅πΆπ· sama dengan luas persegi (luas daerah yang tidak diarsir) ditambah luas empat segitiga siku-siku. luas daerah yang diarsir = luas empat segitiga siku-siku 1 =4Γ Γ πΓ π 2 = 2 ππ dan luas yang tidak diarsir = luas persegi πππ
π =π Γ π = π2
2
Maka luas persegi ABCD = luas daerah yang diarsir + luas yang tidak diarsir = 2 ππ + π2 Lalu buatlah persegi πΈπΉπΊπ» berukuran (π + π) cm. Pada dua buah sudutnya buatlah empat buah segitiga siku-siku sedemikian sehingga membentuk dua persegi panjang berukuran (π Γ π) cm, seperti tampak pada Gambar 3 (ii).
Hc N
G
b 2
b
b
b
L M
K
2
c
E
b
c c c
O F
Gambar 3 (ii)
Dari Gambar 3 (ii) tampak bahwa luas persegi πΈπΉπΊπ» sama dengan luas persegi (luas daerah yang tidak diarsir) ditambah luas empat segitiga siku-siku (luas daerah yang diarsir). luas daerah yang diarsir = luas empat segitiga siku-siku 1 =4Γ Γ πΓ π 2 = 2 ππ Luas daerah yang tidak diarsir = luas persegi πΎππΊπ + luas persegi ππΉππΏ = (π Γ π) + (π Γ π) = π2 + π 2 Maka luas persegi EFGH = luas daerah yang diarsir + luas daerah yang tidak diarsir = 2 ππ + π 2 + π 2
3
Dari Gambar 3 (i) dan 3 (ii) tampak bahwa persegi
π΄π΅πΆπ·
kongruen dengan persegi πΈπΉπΊπ», sehingga ukuran persegi π΄π΅πΆπ· = ukuran persegi πΈπΉπΊπ». Sehingga diperoleh: luas persegi π΄π΅πΆπ· = luas persegi πΈπΉπΊπ» 2ππ + π2 = 2ππ + π 2 + π 2 π2 = π 2 + π 2 Kesimpulan di atas jika digambarkan akan tampak seperti pada Gambar 3 (iii).
c
b c
b
aο² b
a b
c
c2
c b2
a
c
a
c
c
a
Gambar 3 (iii) Kesimpulan tersebut selanjutnya dikenal dengan teorema Pythagoras. Teorema Pythagoras tersebut selanjutnya dapat dirumuskan sebagai berikut. Untuk setiap segitiga siku-siku berlaku kuadrat panjang sisi miring sama dengan jumlah kuadrat panjang sisi siku-sikunya. Jika ABC adalah segitiga siku-siku dengan π panjang sisi miring, sedangkan b dan c panjang sisi siku-sikunya maka berlaku π2 = π 2 + π2. C
a
b
A
B
c
Gambar 4 4
Pernyataan di atas jika diubah ke bentuk pengurangan menjadi: π 2 = π2 β π 2 atau π 2 = π2 β π 2 Contoh 1. Pada gambar di samping, βπ΄π΅πΆ siku-siku di titik π΄. Panjang π΄π΅ = 4 cm dan π΄πΆ = 3 cm. Hitunglah panjang BC! Jawab : π΅πΆ 2 = π΄π΅2 + π΄πΆ2 = 42 + 32
C
3
= 16 + 9 π΅πΆ 2 = 25 A
π΅πΆ = β25 =5 Jadi, panjang π΅πΆ = 5 cm.
5
4
B
2. Pada gambar di samping, Panjang tangga 6,4 m dan jarak kaki tangga ke pangkal pohon 3,2 m. Tentukan tinggi pohon tersebut! Jawab:
Sisi-sisi yang panjangnya 6,4 m, 3,2 m, dan h m membentuk segitiga siku-siku, dan h sebagai salah satu sisi siku-siku, maka berlaku: β2 = 6,42 β 3,22 = 40,96 β 10,24
6,4
= 30,72
m
h
β = β30,72 = 5,54256 β¦
3,2 m
= 5,54 (dibulatkan sampai 2 desimal) Jadi, tinggi pohon tersebut adalah 5,54 m. 3. Pada balok π΄π΅πΆπ·. πΈπΉπΊπ» berikut ini, panjang π΄π΅ = 8 cm, π΅πΆ = 6 cm, dan πΆπΊ = 15 cm. Hitunglah panjang π΄πΆ dan π΄πΊ! Jawab: a. βπ΄π΅πΆ siku-siku di titik π΅, maka:
H
G
π΄πΆ 2 = π΄π΅ 2 + π΅πΆ 2 E
F
15 cm
π΄πΆ 2 = 82 + 62
C
π΄πΆ 2 = 64 + 36 π΄πΆ 2 = 100
D C cm
π΄πΆ = β100
6
π΄πΆ = 10
A Jadi, panjang π΄πΆ = 10 cm.
6
B
A
8 cm
B
b. βπ΄πΆπΊ siku-siku di titik πΆ, maka: π΄πΊ 2 = π΄πΆ 2 + πΆπΊ 2 G
π΄πΊ 2 = 102 + 152 π΄πΊ 2 = 100 + 225 π΄πΊ 2 = 325 π΄πΊ = β325 A
π΄πΊ = β52 Γ 13 π΄πΊ = 5β13
C
(dalam bentuk sederhana)
Jadi, panjang π΄πΊ = 5β13 cm. 4. Sebuah kapal berlayar ke arah barat sejauh 80 km, kemudian ke utara sejauh 60 km. Hitunglah jarak sekarang dari tempat semula! Jawab: ππ 2 = ππ΅ 2 + π΅π 2 ππ 2 = 802 + 602 = 6.400 + 3.600 = 10.000 ππ = β10.000 = 100 Jadi, jarak sekarang dari tempat semula adalah 100 km.
B. Menentukan Jenis Segitiga Berdasarkan Panjang Sisi, dan Tripel Pythagoras 1. Kebalikan Teorema Pythagoras Dari teorema Pythagoras dapat dibuat pernyataan yang merupakan kebalikan dari teorema Pythagoras. Teorema Pythagoras menyatakan: Dalam βπ¨π©πͺ, jika β π¨ sikusiku, maka ππ = ππ + ππ . Kebalikan dari teorema Pythagoras adalah: Dalam βπ¨π©πͺ, jika ππ = ππ + ππ , maka β π¨ siku-siku. Untuk selanjutnya, selidiki kebenaran dari pernyataan kebalikan teorema Pythagoras perhatikan uraian berikut.
7
Perhatikan Gambar 5 (i)! Apakah β πΆπ΄π΅ siku-siku?
C
a
b
c
A
B
Gambar 5 (i). Misalkan βπ΄π΅πΆ dengan panjang AB = c cm, BC = a cm, dan AC = b cm sehingga berlaku π2 = π 2 + π 2 β¦β¦. (i). Selanjutnya perhatikan Gambar 5 (ii)
R
x
b
P
c
Q
Gambar 5 (ii) Pada Gambar 5 (ii), βπππ
siku-siku di P dengan panjang PQ = c cm, QR = x cm, dan PR = b cm. Karena βπππ
siku-siku, maka berlaku π₯ 2 = π 2 + π 2 β¦β¦. (ii). Berdasarkan persamaan (i) dan (ii) diperoleh: π2 = π 2 + π 2
dan
π₯ 2 = π 2 + π 2 , maka
π2 = π 2 + π 2 = π₯ 2 atau π2 = π₯ 2 , berarti a = x. Jadi, β π΄π΅πΆ dan β πππ
memiliki sisi-sisi yang sama panjang. Dengan demikian, β π¨π©πͺ sama dan sebangun dengan βπ·πΈπΉ, sehingga besar β πΆπ΄π΅ = β π
ππ. Karena β π
ππ siku-siku, maka β πΆπ΄π΅ juga siku-siku. Hal ini menunjukan bahwa kebalikan teorema Pythagoras merupakan pernyataan yang benar.
8
Dengan demikian dapat disimpulkan hal berikut ini. Dalam βπ΄π΅πΆ, apabila π adalah sisi dihadapan sudut A, b adalah sisi di hadapan sudut B, c adalah sisi di hadapan sudut C, maka berlaku kebalikan teorema Pythagoras, yaitu: Jika ππ = ππ + ππ , maka β π¨π©πͺ siku-siku di A. Jika ππ = ππ + ππ , maka β π¨π©πͺ siku-siku di B. Jika ππ = ππ + ππ , maka β π¨π©πͺ siku-siku di C.
2. Menentukan jenis segitiga Berdasarkan kebalikan teorema Pythagoras, jika ketiga sisi suatu segitiga diketahui panjangnya, maka dapat diperiksa apakah segitiga itu merupakan segitiga siku-siku atau bukan. Selanjutnya, dengan menggunakan prinsip kebalikan teorema Pythagoras, juga dapat menentukan apakah suatu segitiga merupakan segitiga lancip atau segitiga tumpul. Perhatikan Gambar 6 (i) berikut!
Cβ b1
A
C b
a
a1
B
c Gambar 6 (i)
Pada Gambar 6 (i), β π΄π΅πΆβ² adalah segitiga siku-siku dan β π΄π΅πΆ merupakan segitiga lancip . Diketahui bahwa ACβ = AC = b = b1, AB = c, panjang BC = a β BCβ = ππ yaitu π < π1 . Pada β π΄π΅πΆ dan β π΄π΅πΆβ², b dan c sama tetapi sisi a1 pada β π΄π΅πΆβ², mengecil menjadi a di β π΄π΅πΆ mengakibatkan οA mengecil, sehingga segitiga tersebut merupakan segitiga lancip. Sehingga jika ππ < ππ + ππ , maka βπ¨π©πͺ adalah segitiga lancip. 9
Selanjutnya perhatikan Gambar 6 (ii) Cβ C
b
a1
b1
a c
A
B
Gambar 6 (ii) Pada β π΄π΅πΆβ² adalah segitiga siku-siku dan β π΄π΅πΆ merupakan segitiga tumpul di A . Diketahui bahwa BC = a β BCβ = ππ yaitu π > π1 , ACβ = AC = b = b1, AB = c. Pada β π΄π΅πΆ dan β π΄π΅πΆβ², b dan c sama tetapi sisi a1 pada β π΄π΅πΆβ² membesar menjadi a di β π΄π΅πΆ mengakibatkan οA membesar, sehingga segitiga tersebut merupakan segitiga tumpul. Sehingga jika ππ > ππ + ππ , maka βπ¨π©πͺ adalah segitiga tumpul di A. Contoh 1. Tujukkan bahwa segitiga yang berukuran 4 cm, 3 cm, dan 5 cm adalah segitiga siku-siku! Jawab: Misalkan sisi terpanjang adalah π = 5, b = 4, c = 3 π2 = 52 = 25 2
2
2
a=5 b=4
2
π +π =4 +3
= 16 + 9 = 25 Karena π2 =π 2 + π 2, maka segitiga itu siku-siku.
c= 3
2. Pada β π·πΈπΉ, FG β₯ DE, panjang DG = 10 cm, GE = 24 cm, dan FG = 15 cm. a. Hitunglah panjang DF dan EF 10
b. Tentukan jenis β π·πΈπΉ Jawab: a. π·πΉ 2 = π·πΊ 2 + πΉπΊ 2 F
= 102 + 152
15
= 100 + 225 = 325 π·πΉ 2 = β325 D
πΈπΉ 2 = πΉπΊ 2 + πΊπΈ 2
10
G
24
E
= 152 + 242 = 225 + 576 = 801 πΈπΉ 2 = β801 b. Pada β π·πΈπΉ, sisi terpanjang adalah DE. π·πΈ 2 = (100 + 24)2 = 1.156 2
π·πΉ 2 + πΈπΉ 2 = (β325) + (β801)
2
= 325 + 801 = 1.126 Karena π·πΈ 2 > π·πΉ 2 + πΈπΉ 2 , maka β π·πΈπΉ adalah segitiga tumpul di F. 3. Tigaan Pythagoras (Tripel Pythagoras) Ukuran sisi-sisi segitiga siku-siku sering dinyatakan dalam 3 bilangan asli. Tiga bilangan seperti itu disebut Tigaan Pythagoras (Tripel Pythagoras). Tiga bilangan a, b, c disebut tripel Pythagoras jika dan hanya jika memenuhi
a2 + b2 = c2, dengan c merupakan bilangan terbesar.
Contohnya (3, 4 dan 5), (5, 12, 13), (6, 8, 10), dan sebagainya. Beberapa sifat penting mengenai bilangan pada tripel Pythagoras yaitu: 1. Jika a, b, c adalah tripel Pythagoras, maka a, b dan c adalah bilangan genap (ketiga-tiganya genap) atau
11
2. Dua angka ganjil dan satu angka genap Tripel Pythagoras tidak pernah terdiri dari bilangan yang ketigatiganya ganjil atau dua genap satu ganjil. Ini dikarenakan sifat pada genap dan ganjil, yaitu: 1. Kuadrat dari bilangan ganjil adalah bilangan ganjil Kuadrat dari bilangan ganjil artinya perkalian antara (2π β 1) Γ (2π β 1). Dimana hasilnya adalah 4π 2 β 4π + 1. Hasil terakhir dapat ditulis sebagai 2(2π 2 β 2π) + 1. Misalnya 2π 2 β 2π = π, maka bentuk 2π + 1 adalah rumus untuk bilangan ganjil. Sehingga kuadrat dari bilangan ganjil adalah bilangan ganjil. 2. Kuadrat dari bilangan genap adalah bilangan genap Kuadrat dari bilangan genap artinya perkalian antara (2π) Γ (2π). Dimana hasilnya adalah 4π 2 . Hasil terakhir dapat ditulis sebagai 2(2π 2 ). Misalnya 2π 2 = π, maka bentuk 2π adalah rumus untuk bilangan genap. Sehingga kuadrat dari bilangan genap adalah bilangan genap 3. Jumlah dari dua bilangan genap adalah bilangan genap Jumlah dua bilangan genap artinya penjumlahan dari (2π) + (2π), yang hasilnya adalah 4π = 2(2π). Misalkan 2π = π, maka bentuk terakhir dapat ditulis sebagai 2π, dimana ini merupakan rumus untuk bilangan genap. Jadi, dapat diambil kesimpulan bahwa jumlah dua bilangan genap berapapun akan menghasilkan bilangan genap. 4. Bilangan ganjil ditambah bilangan genap adalah bilangan ganjil Jumlah dua bilangan dengan yang satu adalah bilangan ganjil dan yang satunya adalah bilangan genap artinya penjumlahan dari (2π β 1) + (2π) yang hasilnya adalah 4π β 1 = 2(2π) β 1. Misalkan. 2π = π, maka bentuk terakhir dapat ditulis sebagai 2π β 1. dimana ini merupakan rumus untuk bilangan ganjil. Jadi, dapat diambil kesimpulan bahwa jumlah dua bilangan dengan yang satu
12
adalah bilangan ganjil dan yang satunya adalah bilangan genap akan menghasilkan bilangan ganjil.
C. Perbandingan Sisi-sisi pada Segitiga Siku-siku dengan Sudut Khusus 1. Sudut 300 dan 600 Perhatikan Gambar 8 di bawah ini!
C 0
0
30 30
600 A
B
D Gambar 8
Segitiga π΄π΅πΆ di atas merupakan segitiga sama sisi dengan panjang sisi 2x cm dan dengan οπΆπ΄π· = οπ΄π΅πΆ = οπ΄πΆπ΅ = 60π , kemudian buatlah garis bagi πΆπ· yaitu garis yang melalui titik πΆ ditarik garis tegak lurus 90o dengan garis π΄π΅ dan berpotongan di titik π·. Garis πΆπ· merupakan garis pembagi οπ΄π΅πΆ yang kongruen yaitu οACD dan
οπ΅πΆπ·. Selain itu, garis πΆπ· juga merupakan garis pembagi οπΆ sama besar, akibatnya οπ΄πΆπ· = οπ΅πΆπ· = 30π dan garis π΄π· sama dengan garis π΅π·, sehingga garis π΄π· sama dengan setengah garis π΄π΅, maka: π΄π· = π΄π΅ 1 π΄π΅ 2 1 π΄π· = Γ 2π₯ ππ 2 π΄π· =
π΄π· = π₯ ππ
13
Dengan menggunakan teorema Pythagoras maka panjang πΆπ·: πΆπ·2 = π΅πΆ 2 β π΅π·2 πΆπ· = βπ΅πΆ 2 β π΅π·2 πΆπ· = β(2π₯)2 β π₯ 2 = β4π₯ 2 β π₯ 2 = β3π₯ 2 = π₯β3 Dengan demikian, diperoleh perbandingan: π΅π· βΆ πΆπ· βΆ π΅πΆ = π₯ βΆ π₯β3 βΆ 2π₯ dalam perbandingan tersebut terdapat variabel x yang sama, sehingga dapat disederhanakan menjadi: π΅π· βΆ πΆπ· βΆ π΅πΆ = 1 βΆ β3 βΆ 2 Contoh: 1. Perhatikan gambar di bawah ini!
οπ΄π΅πΆ siku-siku di π΄ dengan panjang π΅πΆ = 6cm dan besar οπ΅ =
30π . Hitunglah: a. Panjang π΄π΅! b. Panjang π΄πΆ! Jawab: a. BC : AB = 2 : β3 6 : AB = 2 : β3 6 Γ β3 = AB Γ 2
(hasil kali suku tepi = hasil kali suku
6β3 = 2AB AB =
tengah)
6β3 2
14
AB = 3β3 Jadi, panjang AB = 3β3 cm b. AC : BC = 1 : 2 AC : 6
=1:2
AC Γ 2 = 6 Γ 1 2AC
(hasil kali suku tepi = hasil kali suku tengah)
=6 6
AC = 2 AC = 3 Jadi, panjang AC = 3 cm 2. Sudut 450 Perhatikan Gambar 9 di bawah ini!
Gambar 9 Segitiga ABC pada Gambar 9 adalah segitiga siku-siku sama kaki. Sudut B siku-siku dengan pajang AB = BC = x cm dan οA = οC = 450. Dengan menggunakan teorema Pythagoras diperoleh: π΄πΆ 2 = π΄π΅ 2 + π΅πΆ 2 π΄πΆ = βπ΄π΅ 2 + π΅πΆ 2 π΄πΆ = βπ₯ 2 + π₯ 2 = β2π₯ 2 = π₯β2
15
Dengan demikian, diperoleh perbandingan: AB : BC : AC
= x : π₯ : π₯β2
dalam perbandingan tersebut terdapat variabel x yang sama, sehingga dapat disederhanakan menjadi: = 1 : 1 : β2 Contoh: 1. Diketahui οABC siku-siku dengan panjang π΄π΅ = 4cm dan besar β π΅ = 45π . Hitungah panjang BC! Jawab: BC : AB = β2 βΆ 1 BC : 4 = β2 βΆ 1 BC = 4β2 Jadi panjang BC = 4β2 2. Diketahui οPQR siku-siku dengan panjang PR = 10β2cm dan besar β π = 45π . Hitunglah panjang ππ
! Jawab: ππ
β2 = ππ
1 10β2 β2 = ππ
1 β2ππ
= 10β2 (πππππππππ π πππππ) ππ
=
10β2 β2
= 10 Jadi, panjang QR = 10 cm
16
D. Perbandingan Trigonometri dari Suatu Sudut pada Segitiga Siku-siku Perbandingan trigonometri pada segitiga siku-siku merupakan salah satu cara dalam mendeskripsikan nilai perbandngan trigonometri.
y Keterangan: Proyeksi : sisi siku-siku samping sudut (r)
proyektor (y)
m ru kt e oy pr
ο± proyeksi (x)
Proyektor : sisi siku-siku depan sudut Proyektrum : sisi miring
x
Gambar 10 Dalam segitiga siku-siku, jika r = sisi miring (hypotenuse), x = sisi alas (proyeksi), dan y = sisi tegak (proyektor) dan ο± sebagai sudut yang diapit oleh sisi alas dan sisi miring (lihat Gambar 10), maka definisi sinus (sin), cosinus (cos) dan tangent (tan) adalah: panjang sisi tegak
Sinus sudut ο± = panjang sisi miring Cosinus sudut ο± = Tangent sudut ο± =
panjang sisi alas panjang sisi miring panjang sisi tegak panjang sisi alas
Definisi di atas dapat ditulis dalam bentuk fungsi sebagai berikut: π¦
sin ο± = π π₯
cos ο± = π π¦
tan ο± = π₯ Contoh:
Diketahui segitiga ABC siku-siku di B, AB = 3 dan BC = 2. Tentukanlah panjang AC dan nilai sin A, cos A, tan C!
17
Jawab: Menghitung panjang AC dengan teorema Pythagoras: AC2 = AB2 + BC2 AC2 = 32 + 22 AC = β9 + 4 AC = β13 Nilai sin A, cos A, dan tan C: sin π΄ =
π΅πΆ π΄πΆ
=
π΄π΅
cos π΄ = π΄πΆ = tan πΆ =
π΄π΅ π΄πΆ
2 β13 3 β13
=
2
β13
(dikalikan sekawannya yaitu
= 13 β13
(dikalikan sekawannya yaitu
13 3
3
=2
18
β13
)
β13 β13
)
β13
DAFTAR PUSTAKA
Cholik,Sugiyono. 2005. Matematika 2A Edisi Kedua untuk SMP Kelas VIII Semester 1. Jakarta: Erlangga Dewi, Tri. 2008. Matematika Konsep dan Aplikasinya untuk Kelas VIII SMP dan MTs 2. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional. Rusgianto. 2007. Trigonometri Membangun Kekuatan Kontruksi Kognitif. Yogyakara: CV. Grafika Indah.
19