ma1201 matematika 2a - wordpress.com€¦ · 12.1 fungsi dua (atau lebih) peubah 12.2 turunan...

MA1201 MATEMATIKA 2A

Hendra GunawanSemester II, 2019/2020

20 Maret 2020

Kuliah Hari Ini

12.1 Fungsi dua (atau lebih) peubah

12.2 Turunan Parsial

12.3 Limit dan Kekontinuan

12.4 Turunan fungsi dua peubah

12.5 Turunan berarah dan gradien

12.6 Aturan Rantai

12.7 Bidang singgung dan aproksimasi

12.8 Maksimum dan minimum

12.9 Metode pengali Lagrange

3/28/2014 (c) Hendra Gunawan 2

12.5 TURUNAN BERARAHMA1201 MATEMATIKA 2A


• Menentukan turunan berarah dari suatufungsi di suatu titik dalam arah tertentu

Laju Perubahan dalamArah Sembarang

Misalkan z = f(x,y). Turunanparsial fx dan fy mengukur lajuperubahan nilai f dalam arahsejajar dengan sumbu-x dansumbu-y.

Bagaimana bila kita bergerakdalam arah lainnya?


P

x

y

z

Review: Definisi Turunan Parsial

Misalkan p = (x,y), i = (1,0), dan j = (0,1). Makakedua turunan parsial dari z = f(x,y) di p dapatdidefinisikan ulang sebagai


.)()(

lim)(0 h

pfihpfpf

hx

.)()(

lim)(0 h

pfjhpfpf

hy

Definisi Turunan Berarah

Dengan menggantikan i atau j dengan vektorsatuan u = (u1,u2) sembarang, maka kita dapatmendefinisikan turunan berarah dari z = f(x,y) di p = (x,y) sebagai

Jadi, dan


.)()(

lim)(0 h

pfuhpfpfD

hu

)()( pfpfD xi ).()( pfpfD yj

Vektor satuan adalah vektor yang panjangnya 1; misal u = (0.6, 0.8).

Hubungan dengan Gradien

Jika f mempunyai turunan (atau linear secaralokal) di p, maka f mempunyai turunan berarahdi p dalam arah vektor u = (u1,u2) sembarang, dan

Fakta ini dapat dibuktikan sebagai berikut:


).()()()( 21 pfupfupfupfD yxu

Bukti

Karena f mempunyai turunan di p, maka

dengan Bagi kedua ruas dgn h,

Hitung limitnya untuk h 0, kita peroleh


),()()()()()( uhuhuhpfpfuhpf

.0)(lim0

uhh

.)()()()(

uuhupfh

pfuhpf

.)()( upfpfDu

Contoh

Turunan parsial dari di (1, 2) adalah

Turunan berarah dari f di (1, 2) dalam arahvektor u = (0.6, 0.8) adalah

yang ternyata lebih besar daripada Dj f(1, 2).3/28/2014 (c) Hendra Gunawan 9

22),( yxyxf

;22)2,1( )2,1( xfDi

.4.42.32.1)8.0,6.0()4,2()2,1( fDu

.42)2,1( )2,1( yfDj

Laju Perubahan Maksimum

Misal θ adalah sudut antara u dan . Maka

Jadi Du f(p) akan bernilai maksimum bila θ = 0 dan minimum bila θ = π.


.cos)()()( pfupfupfDu

.)()(

.)()(0

pfpfD

pfpfD

u

u

)( pf

Contoh

Tentukan dalam arah vektor manakah turunanberarah dari di (1,2) mencapai

(a) nilai maksimum;

(b) nilai minimum.

Tentukan laju perubahan maksimum danminimumnya.


22),( yxyxf

Kurva Ketinggian dan Gradien

Pada kurva ketinggian, nilai f konstan. Jadi, jika kita bergerak dalam arah vektorsinggung u pada kurva tsb, maka lajuperubahan ketinggiannya akan samadengan nol:

Jadi vektor gradien f di p tegak lurus padakurva ketinggian f yang melalui p.


.0)()( pfupfDu

u

)( pf

Contoh

Misal . Maka turunan berarahdari f di (1, 2) dalam arah vektor u = sama dengan nol:

Ini terjadi karena vektor u merupakan vektorsinggung pada kurva ketinggian f di (1, 2).


22),( yxyxf

.0)4,2()1,2(5

1)( pfDu

)1,2(5

1

Soal 1

Diketahui f(x,y) = 1 untuk (x,y) dengan 0 < y < x2, dan f(x,y) = 0 untuk (x,y) lainnya. Buktikanbahwa f mempunyai turunan berarah di (0,0) dalam arah sembarang, tetapi f tidak mem-punyai turunan (bahkan tidak kontinu) di (0,0).


Soal 2

Diketahui

Gambarlah peta kontur dan medan gradien-nya(yang menggambarkan vektor-vektor gradien fdi sejumlah titik) pd sistem koordinat yg sama.


.),( 22 yxyxf

Soal 3

Diketahui

Gambarlah peta kontur dan medan gradiennya(yang menggambarkan vektor-vektor gradien fdi sejumlah titik) pd sistem koordinat yg sama.


2 2( , ) .f x y x y

12.6 ATURAN RANTAIMA1201 MATEMATIKA 2A


• Menggunakan Aturan Rantai untuk me-nentukan turunan fungsi komposisi antarafungsi dua peubah dengan fungsi vektor

• Menentukan turunan dari fungsi satupeubah yang diberikan secara implisit

Aturan Rantai, Versi Pertama

Jika x = x(t) dan y = y(t) mempunyai turunan di tdan z = f(x,y) mempunyai turunan di (x(t),y(t)), maka z = f(x(t),y(t)) mempunyai turunan di tdengan


.dt

dy

y

z

dt

dx

x

z

dt

dz

Contoh

Misalkan z = x2y3 dengan x = t2 + 1 dan y = t2 – 1. Maka


).145)(1(2

)1(6)1()1(4

)1()1(6)1)(1(4

)2(3)2(2

244

24422

2222322

223

tttt

ttttt

tttttt

tyxtxydt

dy

dy

z

dt

dx

dx

z

dt

dz

Soal

Diketahui volume tabung V = πr2h. Misalkanpada saat r = 10 cm dan h = 20 cm, tabung tsbmengembang dengan jari-jarinya bertambah 1 cm per jam dan tingginya bertambah 0.5 cm per jam. Berapakah laju pertambahan volumenya?


Aturan Rantai, Versi Kedua

Jika x = x(s,t) dan y = y(s,t) mempunyai turunanparsial di (s,t) dan z = f(x,y) mempunyai turunandi (x(s,t),y(s,t)), maka z = f(x(s,t),y(s,t)) mem-punyai turunan di (s,t) dengan


.s

y

y

z

s

x

x

z

s

z

.t

y

y

z

t

x

x

z

t

z

Contoh

Misalkan z = x2y dengan x = s + t dan y = 1 – st . Maka


.)()1)((2

)()1(2

2

2

tststts

txxys

y

y

z

s

x

x

z

s

z

.)()1)((2

)()1(2

2

2

tssstts

sxxyt

y

y

z

t

x

x

z

t

z

Turunan Fungsi Implisit (Lagi)

Misalkan F(x,y) = 0 mendefinisikan y secaraimplisit sebagai fungsi dari x. Maka, denganmenurunkan terhadap x, kita peroleh:

Jadi,


.0

dx

dy

y

F

dx

dx

x

F

./

/

yF

xF

dx

dy

Turunan Fungsi Implisit (Baru)

Misalkan F(x,y,z) = 0 mendefinisikan z secaraimplisit sebagai fungsi dari x dan y. Maka, dgnmenurunkan secara parsial terhadap x dan y, kita peroleh:


./

/

zF

xF

x

z

./

/

zF

yF

y

z

Contoh/Latihan

1. Diketahui x3 + 2xy – y3 = 0. Tentukan dy/dx.

2. Diketahui 3x2z + y3 – xy2z3 = 0. Tentukandan


z

x

.

z

y

ma1201 matematika 2a - wordpress.com€¦ · 12.1 fungsi dua (atau lebih) peubah 12.2 turunan...

Documents