teori utama isomorfisma ruang vektor dan aplikasinya

Upload: frederik-yohanes

Post on 14-Oct-2015

213 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

Tugas akhir yang membahas tentang aljabar linear khususnya teori utama isomorfisma ruang vektor dan teori yang lain yang dikembangkan dengan mengaplikasikan teori tersebut.

TRANSCRIPT

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    1/65

    SKRIPSI

    TEORI UTAMA ISOMORFISMA RUANG VEKTOR DAN

    APLIKASINYA

    Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

    Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

    Oleh :

    FREDERIK YOHANES

    1006042003

    JURUSAN MATEMATIKA

    FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK

    UNIVERSITAS NUSA CENDANA

    KUPANG

    2014

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    2/65

    i

    HALAMAN PERSETUJUAN

    Skripsi ini telah disetujui dan disahkan serta telah diseminarkan pada :

    Hari / tanggal : Jumat, 30 Mei 2014

    Ruang : LAB 1 MATEMATIKA FST UNDANA

    Menyetujui

    Pembimbing I

    Ariyanto, S.Si, M.Si

    NIP. 19750510 2000312 1 001

    Pembimbing II

    Rapmaida M. Pangaribuan, S.Si, M.Sc

    NIP. 19720204 200604 2 001

    Mengetahui

    Ketua Jurusan Matematika

    Kristina Br. Ginting, S.Si, M.Si

    NIP.19701223 200012 2 005

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    3/65

    ii

    HALAMAN PENGESAHAN

    Skripsi ini telah diuji dan dipertahankan di hadapan Dewan Penguji pada tanggal 30

    Mei 2014 dan dinyatakan LULUS.

    Ketua Tim Penguji

    Anggota I Tim Penguji

    Anggota II Tim Penguji

    Dosen Penguji

    Aryanto, S.Si, M.Si

    NIP. 19750510 200312 1 002

    Rapmaida M. Pangaribuan, S.Si, M.ScNIP. 19720204 200604 2 001

    Jusrry R. Pahnael, S.Si, M.Si

    NIP. 19770715 200112 2 001

    ...........................

    ...........................

    ...........................

    Kupang, 30 Mei 2014

    Dekan Fakultas Sains dan Teknik

    Prof. Drs. M. Lumban Gaol, M.Sc, Ph.D

    NIP. 131 953 305

    Ketua Jurusan Matematika

    Kristina Br. Ginting, S.Si, M.Si

    NIP.19701223 200012 2 005

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    4/65

    iii

    MOTTO

    Hal yang besar mendatangkan tanggung jawab yang besar)

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    5/65

    iv

    PERSEMB H N

    Dengan tulus saya persembahkan skripsi ini kepada :

    1. Almamater FST Undana.2. Mama Jane E. Beama yang tersayang.3. Ketiga saudara saya, k Fa, Victor, dan Ester serta Tii

    Honi, Too Celi dan k Joeyang telah menjadi bagian yang

    terpenting dalam hidup saya.

    4. Dia yang menjadi anugerah terindah dari Tuhan danmemberikan semangat hidup bagi saya.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    6/65

    v

    KATA PENGANTAR

    Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

    melimpahkan berkat dan tuntunan-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan penulisan

    skripsi ini.

    Saya menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan skripsi ini tidak akan

    terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun secara

    tidak langsung. Oleh karena itu, pada kesempatan ini saya ingin menyampaikan rasa

    terima kasih kepada:

    1. Bapak Prof. Drs. M. Lumban Gaol, M.Sc, Ph.D selaku Dekan FST UNDANA.2. Ibu Keristina Br Ginting, S.Si, M.Si selaku Ketua Jurusan Matematika yang telah

    mendidik dan membekali saya dengan berbagai ilmu pengetahuan selama masa

    perkuliahan.

    3.

    Bapak Ariyanto, S.Si, M.Si selaku pembimbing I, yang telah meluangkan waktu

    untuk membimbing saya dalam menyelesaikan skripsi ini.

    4. Ibu Rapmaida M. Pangaribuan, S.Si, M.Sc selaku pembimbing II, yang telahmeluangkan waktu untuk membimbing saya dalam menyelesaikan skripsi ini.

    5. Ibu Jusry R. Pahnael, S.Si, M.Si selaku penguji yang telah meluangkan waktuuntuk menguji pemahaman saya terhadap skripsi ini.

    6. Bapak dan Ibu Dosen pada Jurusan Matematika Fakultas Sains dan TeknikUndana yang telah mendidik dan membekali saya dengan berbagai ilmu

    pengetahuan selama masa perkuliahan.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    7/65

    vi

    7. Mama tersayang, K Fa, Victor, Ester, Tii Hony, K Joe, dan Too Celi; atas doa,kasih sayang serta cinta dan dukungan yang selalu untuk sayaterima kasih

    atas semangat hidup yang telah kalian berikan.

    8. Teman-teman angkatan 2010 Jurusan Matematika FST Undana; Oldha, Rinbol,Mirend, Jose, Arifat, Jhonter, Rian, Figo, Bapa Djiman, Dede, Ito, Andre, Rinto,

    Leto, Alfred, Medi, Sidiq, Gomer, Rafli, Ita, Astin, Tata, Rita, K Sipo, Lili, Lefi,

    Adin, Eflin, K Yeli, Rina, Rin, Vivi, Nola, Lelo, Fhila, Maya, Ay, Ayu, Nia dan

    Ina yang telah membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini serta yang sudah

    membantu dalam berbagai hal selama perkuliahansangat bahagia bisa dekat

    dengan kalian semua.

    9. Teman-teman dari jurusan Matematika FST Undana K Jack, K Basti, K Moad, KNuki, dan yang tidak dapat disebutkan namanya satu per satu yang telah

    bersedia membantu saya dalam segala hal dan selalu mendukung saya selama

    perkuliahan.

    10. Teman-teman dari jurusan Fisika, Kimia, Biologi, Ilmu Komputer dan Teknikyang tidak sempat disebutkan namanya satu per satu; terima kasih atas segala

    dukungan, doa dan motivasi yang telah diberikan kepada saya selama

    perkuliahan.

    11. Terima kasih pula bagi kakak-kakak, teman-teman dan adik-adik KMK SPCMIPA FST UNDANA, teman-teman ARBIDZ serta teman-teman OMK

    SANYORA atas segala dukungannya selama perkuliahan sampai pada penulisan

    skripsi ini, baik secara langsung maupun tidak langsung.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    8/65

    vii

    Saya menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh

    karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat saya harapkan demi

    penulisan yang lebih baik lagi di masa yang akan datang.

    Harapan saya semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang

    membutuhkan. Semoga Tuhan Yesus selalu menolong kita dalam setiap langkah

    hidup masing-masing.

    Kupang, Mei 2104

    Penulis

    Frederik Yohanes

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    9/65

    viii

    ABSTRAK

    Diberikan dua buah ruang vektor dan atas lapangan yang sama dan subruang dari . Apabila kedua ruang vektor tersebut dikaitkan dengan transformasi

    linear , yaitu , maka dapat dibentuk konsep tentang ()dan ().Selanjutnya jika dibentuk koset dari yakni yang merupakan ruang vektor atas

    , transformasi linear dan maka dapat dikonstruksi teori

    utama isomorfisma ruang vektor yakni () () yang masih dapat

    dikembangkan lagi dengan mengaplikasikan teori tersebut sehingga diperoleh teori

    yang lain yakni

    .

    Kata kunci: Ruang Vektor, Transformasi Linear dan Isomorfisma Ruang Vektor.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    10/65

    ix

    ABSTRACT

    Given two vector spaces and over the same field and a subspace of the

    vector space V. If both are associated with a linear transformation , it canbe established the concept of ()and (). Furthermore, if formed coset of that is a vector space over , linear transformation

    and

    , it

    can be constructed the main theory of vector space isomorphism that is ()

    () which can be developed by applying the theory in order to obtain another

    theory that is

    .

    Keyword: Vector Space, Linear Transformation and Vektor Space Isomorphism

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    11/65

    x

    DAFTAR ISI

    Halaman

    HALAMAN PERSETUJUAN i

    HALAMAN PENGESAHAN ii

    MOTTO ............................................................................................................ iii

    PERSEMBAHAN ............................................................................................ iv

    KATA PENGANTAR ...................................................................................... v

    ABSTRAK ....................................................................................................... viii

    ABSTRACT ..................................................................................................... ix

    DAFTAR ISI .................................................................................................... x

    DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiiDAFTAR SIMBOL .......................................................................................... xiii

    BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1

    1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

    1.2 Identifikasi dan Pembahasan Masalah ................................................... 21.3 Tujuan .................................................................................................... 2

    1.4 Manfaat .................................................................................................. 2

    BAB II. LANDASAN TEORI ......................................................................... 3

    2.1 Grup dan Lapangan ................................................................................ 3

    2.2 Ruang Vektor ......................................................................................... 62.3 Kombinasi Linear dan Himpunan Pembangun ...................................... 15

    2.4 Himpunan Bebas Linear dan Tak Bebas Linear .................................... 172.5 Basis dan Dimensi ruang vektor ............................................................ 19

    2.6 Pemetaan dan Relasi Ekuivalensi .......................................................... 23

    2.7 Transformasi Linear ............................................................................... 242.8 Kernel dan Daerah Hasil Transformasi Linear ...................................... 26

    2.9 Transformasi Linear Non-singular dan Isomorfisma Ruang Vektor ..... 29

    BAB III. METODE KAJIAN ........................................................................... 32

    3.1 Desain Kajian ......................................................................................... 323.2 Prosedur Kajian ..................................................................................... 32

    3.3 Hasil yang Diharapkan .......................................................................... 32

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    12/65

    xi

    BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 33

    4.1 Relasi Ekuivalensi ................................................................................. 33

    4.2 Partisi(kelas-kelas) pada Ruang Vektor ................................................. 344.3 Transformasi Linear Ruang Vektor ....................................................... 38

    4.4 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor .............................................. 404.5 Aplikasi Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor ................................ 44

    BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 49

    5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 495.2 Saran ...................................................................................................... 49

    DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 50

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    13/65

    xii

    DAFTAR GAMBAR

    Halaman

    Gambar 2.1 Pengabstraksian Ruang Vektor ................................................ 6

    Gambar 2.2 Himpunan Semua Kombinasi Linear ...................................... 15

    Gambar 2.3 Transformasi Linear pada Ruang Vektor ................................ 27

    Gambar 4.1 Keluarga kelas-kelas pada Ruang Vektor ................................ 34

    Gambar 4.2 Transformasi Linear Ruang Vektor ......................................... 40

    Gambar 4.3 Pemetaan Linear ...................................................................... 41

    Gambar 4.4 Diagram Transformasi Linear ................................................. 44

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    14/65

    xiii

    DAFTAR SIMBOL

    : Grup

    : Anggota grup

    : Subgrup

    : Anggota subgrup

    : Himpunan bilangan real : Himpunan bilangan bulat

    : Lapangan

    : Anggota lapangan

    : Elemen identitas di lapangan

    : Sublapangan

    : Himpunan vektor atas berdimensi 3

    : Ruang vektor

    : Anggota ruang vektor

    : Elemen identitas di ruang vektor

    : Elemen invers di ruang vektor

    : Subruang[] : Himpunan semua kombinasi linear di ruang vektor

    : Transformasi linear

    : Transformasi linear identitas

    () : Daerah hasil transformasi linear

    () : Kernel transformasi linear

    : Partisi ruang vektor

    : Keluarga Kelas-kelas ruang vektor V (koset pada ruang vektor )

    : Anggota ruang vektor

    : Invers transformasi linear

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    15/65

    xiv

    : Isomorfik terhadap

    : Anggota(elemen) dari

    : Sedemikian hingga

    : Untutk setiap

    : ada (terdapat)

    : Komposisi fungsi dan

    : Relasi ekuivalensi

    : Implikasi

    : Biimplikasi

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    16/65

    1

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1 Latar BelakangAljabar merupakan salah satu bidang ilmu matematika yang dalam penyajiannya

    memuat huruf-huruf untuk mewakili bilangan yang belum diketahui. Aljabar sendiri

    dibagi kedalam beberapa konsentrasi, salah satunya adalah aljabar linear yang lebih

    membahas tentang ruang vektor dan matriks.

    Konsep tentang ruang vektor dibangun dari suatu grup abelian dengan operasi

    penjumlahan (adisi) yang setiap anggotanya jika dioperasikan dengan setiap anggota

    pada suatu lapangan (operasi pergandaan skalar), maka hasil operasi pergandaan

    skalar tersebut masih merupakan anggota dari grup abelian dan memenuhi aksioma-

    aksioma tertentu pada operasi pergandaan skalar tersebut. Selanjutnya dari struktur

    ruang vektor dapat dibangun konsep atau pengertian himpunan bebas linear, tak

    bebas linear, pembangun dan basis. Dari konsep-konsep di atas, kemudian dapat

    dibangun konsep tentang Transformasi Linear yang merupakan pemetaan dari suatu

    ruang vektor ke ruang vektor lainnya yang juga memenuhi aksioma-aksioma tertentu.

    Adapun konsep yang dapat diturunkan dari konsep transformasi linear yakni kernel

    dari dan image dari . Dari konsep tersebut, selanjutnya akandikonstruksi teori utama isomorfisma ruang vektor. Teori utama isomorfisma ruangvektor sendiri masih dapat dikembangkan lebih lanjut dengan mengaplikasikan teori

    tersebut yang akan menghasilkan teori yang lain.

    Berdasarkan latar belakang diatas, akan dikonstruksi struktur aljabar tentang teori

    utama isomorfisma ruang vektor dan akan diteliti lebih lanjut mengenai aplikasi teori

    isomorfisma ruang vektor. Oleh karena itu, penulis tertarik untuk melakukan

    penelitian dengan judul Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan

    Aplikasinya.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    17/65

    2

    1.2 Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas, ditemukan beberapa masalah yakni:

    1. Bagaimana mengkonstruksi teori utama isomorfisma ruang vektor?2. Bagaimana aplikasi dari teori isomorfisma ruang vektor?1.3 Tujuan

    Menanggapi permasalahan di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk:

    1. Mengkonstruksi teori utama isomorfismaruang vektor.2. Membangun teori lain dengan mengaplikasikan teori utama isomorfisma ruang

    vektor.

    1.4 ManfaatAdapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain sebagai berikut:

    1. Sebagai tambahan informasi bagi mahasiswa mengenai teori isomorfisma diruang vektor sehingga dapat membantu mahasiswa dalam mempelajari aljabar

    linear khususnya tentang aplikasi isomorfisma di ruang vektor.

    2. Sebagai tambahan ilmu dan materi aljabar linear mengenai teori isomorfisma diruang vektor di Jurusan Matematika Fakultas Sains dan Teknik Universitas Nusa

    Cendana Kupang.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    18/65

    3

    BAB II

    LANDASAN TEORI

    2.1 Grup dan LapanganDalam subbab ini, akan dipaparkan beberapa definisi dan teorema yang berkaitan

    dengan grup dan lapangan.

    Definisi 2.1(Setiadji, 1983) :Diketahui suatu himpunan yang tak kosong. Apabilapada dikenakan operasi biner , maka merupakan suatu grup jika memenuhiaksioma-aksioma berikut.

    1. Bersifat tertutup.

    2. Memiliki elemen identitas. 3. Setiap elemen grup memiliki invers. 4. Asosiatif.

    Jika pada operasi biner dalam grup juga berlaku sifat komutatif yaitu , maka grup disebut grup Abelian.Definisi 2.2 (Lang, 1996) : Diketahui suatu grup . himpunan bagian yang takkosong dari grup disebut subgrup dari grup jika sendiri merupakan grupterhadap operasi biner yang sama dengan grup .Teorema 2.3 (Setiadji, 1983) :Diketahui suatu grup

    ,

    disebut subgrup dari

    grup jika dan hanya jika .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    19/65

    4

    Bukti :

    Diketahui subgrup dari . Diambil sebarang . Karena subgrupdari grup , maka ada , sehingga diperoleh dan karena merupakan subgrup dari grup , maka setiap sifat grup yang berlaku pada grup juga berlaku pada , sehingga pada juga berlaku sifat tertutup. Jadi terbuktibahwa .

    Diketahui .i. Diambil sebarang

    , maka diperoleh

    Jadi, himpunan memiliki elemen identitas.

    ii. Karena maka untuk setiap diperoleh

    Jadi,

    atau setiap anggota di

    memiliki invers.

    iii. Karena , maka untuk setiap diperoleh () Dengan kata lain terutup.

    iv. Diambil sebarang .Karena

    tertutup,

    dan

    sehingga diperoleh

    atau bersifat assosiatif.Terbukti bahwa merupakan subgrup dari grup .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    20/65

    5

    Definisi 2.4 (Setiadji, 1983) : Diketahui sebuah himpunan merupakan suatu grupAbelian terhadap operasi penjumlahan dan memenuhi aksioma-aksioma berikut.

    1. Terhadap pergandaani. Bersifat tertutup.ii. Memiliki elemen satuan.iii. Setiap elemen bukan 0 dari memiliki invers.iv. Asosiatif.v. Komutatif

    2. Bersifat distributifJika diambil sebarang

    anggota pada grup abelian F, maka

    Maka grup Abelian disebut lapangan terhadap operasi penjumlahan dan

    pergandaan, dan dinotasikan dengan atau cukup saja.Definisi 2.5 (Lang, 1996) : Diketahui merupakan suatu lapangan. Himpunan disebut sublapangan dari jika terhadap operasi yang sama dengan , juga merupakan suatu lapangan.

    Contoh 2.6 :Himpunan bilangan kompleksmerupakan lapangan terhadap operasipenjumlahan dan pergandaan bilangan real karena memenuhi aksioma-aksioma di

    atas yaitu merupakan grup Abelian terhadap operasi penjumlahan dan pergandaan,

    dan bersifat distributif.

    Himpunan bilangan real

    juga merupakan suatu lapangan karena memenuhi

    semua aksioma dalam lapangan. Karena , maka himpunan bilangan real merupakan sublapangan dari himpunan bilangan kompleks.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    21/65

    6

    2.2 Ruang VektorDalam subbab ini, akan dipaparkan beberapa materi yang berkaitan dengan ruang

    vektor.

    Definisi 2.7 (Lang, 1996) : Diketahui suatu grup Abelian terhadap operasipenjumlahan. disebut ruang vektor atas lapanganjika untuk setiap danuntuk setiap berlaku dan memenuhi aksioma-aksioma berikut.i. ii. iii.

    iv. Berikut akan ditampilkan visualisasi dari pengabstraksian operasi pergandaan

    skalar pada ruang vektor.

    grup Abelianlapangan

    Gambar2.1PengabstraksianRuangVektor

    Anggota ruang vektor disebut vektor dan anggota lapangan disebut skalar.

    FV

    vv +

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    22/65

    7

    Contoh 2.8 :Misal diberikan {+ Himpunan

    di atas merupakan suatu grup Abelian terhadap operasi

    penjumlahan karena memenuhi aksioma-aksioma sebagai berikut.

    i. Bersifat tertutup. , +

    + +

    + +

    ii. Memiliki elemen identitas. + +

    + +

    + +

    iii. Setiap elemen grup memiliki invers.

    Misalkan , maka +

    +

    +

    +

    +

    iv.Asosiatif. ,

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    23/65

    8

    + +

    + +

    +

    + + + +

    + +

    v. Komutatif , + + + + Jadi, merupakan grup Abelian terhadap operasi penjumlahan.Didefinisikan operasi pergandaan scalar dalam sebagai berikut.

    + + +

    Untuk setiap dan maka operasi pergandaan skalar di atasmemenuhi aksioma-aksioma sebagai berikut.

    i. ii. iii. iv. Teorema 2.9 (Lang,1996) : Jika diketahui merupakan lapangan dan sublapangan dari

    , maka

    merupakan ruang vektor atas

    .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    24/65

    9

    Bukti:

    Diketahui merupakan suatu lapangan. Jelas bahwa merupakan grup Abelianterhadap operasi penjumlahan.

    Diambil sebarang dan . Karena sublapangan maka sehinggadiperoleh operasi pergandaan skalar juga merupakan anggota atau Aksioma-aksioma dalam ruang vektor juga dipenuhi karena langsung diwariskan dari

    operasi pergandaan skalar tersebut.

    Jadi,

    merupakan ruang vektor atas

    Teorema 2.10 (Lang, 1996) :Diketahui ruang vektor atas lapangan . adalahelemen netral lapangan , adalah suatu vektor nol dalam ruang vektor , dan adalah invers grup untuk . Maka untuk setiap dan diperoleh:i. ii. iii.

    Bukti:

    i. Berdasarkan aksioma dan dari definisi 2.6, maka diperoleh: Dengan menambahkan invers penjumlahan

    pada masing-masing ruas, maka

    diperoleh:

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    25/65

    10

    ii.

    ( ) Karena invers grup bersifat tunggal, maka diperoleh .iii.

    ( ) ( ) ( )

    ( )

    Contoh 2.11 :Telah diketahui bahwa

    {+ merupakan suatu ruang vektor atas lapanganbilangan real .

    Diambil

    himpunan bagian dari

    sebagai berikut.

    Diketahui bahwa merupakan suatu lapangan, dan jelas bahwa merupakan

    suatu grup Abelian terhadap operasi penjumlahan.

    Juga memenuhi operasi pergandaan skalar sebagai berikut.

    Keempat aksioma dalam definisi 2.6 jelas dipenuhi. Jadi, merupakan ruangvektor atas lapangan yang sama dengan ruang vektor .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    26/65

    11

    Berdasarkan uraian sebelumnya, diperoleh definisi berikut:

    Definisi 2.12 (Lang, 1996) : Diketahui

    ruang vektor atas lapangan

    . Himpunan

    disebut subruang dari ruang vector jika terhadap operasi yang samadengan , juga merupakan ruang vektor atas lapangan .Contoh 2.13 : Berikut contoh-contoh subruang.

    Diketahui himpunan

    {+

    merupakan suatu ruang vektor atas lapangan bilangan real .a)Himpunan { + merupakan subruang dari karena

    merupakan ruang vektor terhadap lapangan bilangan real dengan operasi yangsama dengan

    .

    b)Himpunan { + merupakan subruang dari karena merupakanruang vektor terhadap lapangan bilangan real dengan operasi yang sama dengan.

    c)Himpunan

    { +

    +

    bukan merupakan subruang dari

    karena jika

    diambil + diperoleh + + + .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    27/65

    12

    Teorema 2.14 (Lang, 1996) : Diketahui adalah ruang vektor atas lapangan .Himpunan merupakan subruang dari ruang vector jika dan hanya jikadalam

    berlaku.

    i. ii. Bukti:

    Karena dik. subruang dari ruang vektor , maka setiap sifat yang berlaku padaruang vektor

    juga berlaku pada

    , sehingga jelas terbukti untuk sifat (i) & (ii).

    Diketahui dan aksioma (i) dan (ii) dipenuhi dalam . Diambil sebarang maka diperoleh

    Sehingga terhadap operasi penjumlahan dipenuhi sifat-sifat berikut:

    a)

    Karena maka juga berlakub) c) dan d) e)

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    28/65

    13

    Maka merupakan grup Abelian terhadap operasi penjumlahan. Karena sifat(ii) dipenuhi dan maka untuk setiap dan untuk setiap berlaku juga

    a) b) c) d) Berdasarkan keseluruhan uraian di atas terbukti bahwa

    merupakan ruang

    vektor atau merupakan subruang dari ruang vektor Teorema 2.15 (Lang, 1996) :Diketahui adalah ruang vektor atas lapangan . dan masing-masing subruang di .

    Diperoleh:

    i. subruang di .ii.

    | subruang di

    .

    iii. belum tentu subruang di .Bukti:

    i. Diambil sebarang dan . Karena subruang di maka dan . Demikian pula, karena subruang di maka dan .Jadi, dan . Dengan kata lain, subruang di .ii. Diambil sebarang dan , maka diperoleh , untuk suatu dan

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    29/65

    14

    , untuk suatu dan Karena dan masing-masing subruang di , maka dan . Jadi, Demikian pula karena dan masing-masing subruang di , maka dan .Jadi,

    Terbukti bahwa subruang di .

    iii. Akan dibuktikan dengan menggunakan contoh penyangkal sebagai berikut:

    Diambil

    dan

    {+

    masing-masing

    adalah subruang di .Akan ditunjukkan bukan subruang di sebagai berikut :

    { +

    Bukan subruang sebab untuk setiap + maka

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    30/65

    15

    +

    + Jadi, belum tentu subruang di .

    2.3 Kombinasi Linear dan Himpunan PembangunBerikut akan dipaparkan beberapa definisi dan teorema yang berkaitan dengan

    kombinasi linear dan himpunan pembangun.

    Definisi 2.16 (Setiadji, 1983) : Diketahui ruang vektor atas lapangan , dan

    . Himpunan semua kombinasi linear dari

    dinotasikan

    dengan dan didefinisikan sebagai | Ilustrasinya sebagai berikut.

    Gambar 2.2 Himpunan Semua Kombinasi Linear

    Teorema 2.16 (Setiadji,1983) :Himpunan | merupakan subruang dari .

    FV

    A

    A

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    31/65

    16

    Bukti:

    Karena selalu berlaku

    Maka atau .Diambil sebarang maka diperoleh

    , untuk suatu , untuk suatu Jadi,

    Jadi, Diambil sebarang , maka diperoleh

    Jadi, Maka terbukti bahwa adalah subruang dari .Definisi 2.17 (Lang, 1996) : Diketahui adalah ruang vektor atas lapangan .Himpunan

    disebut generator (pembangun) ruang vektor

    jika

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    32/65

    17

    Contoh 2.18 :Diketahui adalah ruang vektor atas lapangan , dan himpunan

    ,

    . Karena semua anggota

    dapat dituliskan

    sebagai kombinasi linear dari atau , maka dikatakan himpunan merupakan himpunan pembangun (generator) ruang vektor .2.4 Himpunan Bebas Linear dan Tak Bebas Linear

    Berikut merupakan definisi dari himpunan bebas linear dan tak bebas linear.

    Definisi 2.19 (Setiadji, 1983) :Diketahui ruang vektor atas lapangan . Himpunan disebut bebas linear apabila dipenuhi implikasi Contoh 2.20 :Vektor-vektor bebas linear dalam . Sebagaibukti, diambil sebarang kombinasi linear

    Untuk maka Untuk maka Diperoleh Karena maka Sehingga .Jadi, vektor-vektor bebas linear dalam .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    33/65

    18

    Definisi 2.21 (Setiadji, 1983) :Diketahui ruang vektor atas lapangan . Himpunan disebut tak bebas linear apabila

    Atau ada skalar-skalar yang tidak semuanya nol sehingga .Jadi, definisi bebas linear merupakan suatu ingkaran dari definisi tak bebas

    linear.

    Contoh 2.22 Diketahui ruang vektor atas lapangan , dan ,pernyataan berikut selalu bernilai benar. Atau ekivalen dengan pernyataan berikut. Konvers dari pernyataan di atas, yaitu

    tidak selalu bernilai benar, sebagai contoh vektor-vektor + + maka

    + +

    + Akan tetapi, apabila pernyataan tersebut selalu bernilai benar, maka memenuhi

    pengertian baru, yaitu dikatakan bahwa

    bebas linear.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    34/65

    19

    2.5 Basis dan Dimensi Ruang VektorBerdasarkan definisi bebas linear dan himpunan pembangun, dapat dibangun

    definisi berikut.

    Definisi 2.23 (Lang, 1996) : Diketahui ruang vektor atas lapangan , dan . Himpunan disebut basis dari ruang vektor jika merupakanpembangun (generator) yang bebas linear untuk .Contoh 2.24 : Diketahui vektor-vektor dalam . Akandibuktikan bahwa

    merupakan basis untuk

    .

    Diambil sebarang dengan , maka diperoleh

    dan dan Jadi ada dan sedemikian sehingga . Jadi, membangun .Dibentuk kombinasi linear

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    35/65

    20

    Diperoleh

    sehingga

    . Jadi,

    bebas linear.

    Terbukti bahwa merupakan generator yang bebas linear di atau merupakan basis untuk .

    Jika ruang vektor memiliki basis berhingga, disebut berdimensi hingga. Jikatidak, disebut berdimensi tak hingga.Teorema 2.25(Beachy, 2006) :Ruang vector atas lapangan memiliki basis yangtidak tunggal.

    Bukti:

    Diambil sebarang basis dari . Akan ditunjukkan bahwa terdapat sehingga adalah basis yang lain untuk .Akan ditunjukkan bahwa bebas linear, yaitu

    Karena bebas linear, maka diperoleh Karena , maka ada sehingga . Diperoleh,

    (

    )

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    36/65

    21

    Akan ditunjukkan bahwa membangun .Diambil sebarang , karena basis dari maka Karena , maka ada sehingga ( ) ( ) ( ) ( )Jadi,

    adalah basis yang lain untuk

    .Terbukti bahwa basis pada

    ruang vector atas lapangan tidaklah tunggal.Teorema 2.26 (Setiadji, 1983) : Setiap anggota ruang vector atas lapangan merupakan kombinasi linear yang tunggal dari vektor-vektor basis untuk .Bukti:

    Diketahui basis dari . Jadi diperoleh , untuk suatu dan

    , untuk suatu Akibatnya diperoleh,

    Karena bebas linear maka diperoleh

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    37/65

    22

    Terbukti bahwa setiap anggota V direpresentasikan secara tunggal sebagai kombinasilinear dari vektor-vektor dalam basis.

    Definisi 2.27 (Beachy, 2006) :Dimensi dari ruang vector atas lapangan adalahjumlah vektor-vektor dalam basis untuk .Contoh 2.28 : Sebarang ruang vektor berdimensi atas lapangan , di mana buah vektor , , , membentuk basis dari ruang vektor ataslapangan .Diambil sebarang

    , , maka v dapat ditulis sebagai kombinasi linear

    dari , , ,yaitu

    , ,

    , ,

    Jadi, vektor-vektor di atas membangun

    .

    Karena vektor-vektor tersebut juga bebas linear, maka buah vektor tersebutmerupakan basis untuk ruang vektor atas lapangan . Jadi, ruang vektor berdimensi atas lapangan .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    38/65

    23

    2.6 Pemetaan dan Relasi EkuivalensiPada subbab ini akan ditubjukkan beberapa definisi tentang pemetaan dan relasi

    ekuivalensi.

    Definisi 2.29 : Diketahui pemetaan dan . Pemetaan dikatakan sama, ditulis bila .Definisi 2.30 (Setiadji, 1983) : Relasi disebut refleksif jika dan hanya jika untuksetiap anggota dari semestanya berlaku , atau

    Definisi 2.31 (Setiadji, 1983) : Relasi disebut simetris jika dan hanya jika untuksetiap dari semestanya berlaku: apabila maka .Definisi 2.32 (Setiadji, 1983) : Relasi disebut transitif jika dan hanya jika untuksetiap dari semestanya berlaku: apabila danmaka .Definisi 2.33 (Setiadji, 1983) : Relasi

    dikatakan suatu relasi ekuifalensi jika

    merupakan relasi yang refleksif, simetris dan transitif.

    Teorema 2.34 (Setiadji, 1983) : Suatu relasi ekuivalensi antara anggotanya suatu

    semesta mengakibatkan adanya penggolengan (partitioning) di dalam .Bukti :

    Misalkan relasi diatas disebut

    , maka ditentukan bahwa

    memiliki sifat-sifat

    refleksif, simetris dan transitif. Semua elemen-elemen yang berada dalam relasi dengan , kita kumpulkan dalam suatu himpunan . Jadi |.Himpunan tidak kosong sebab refleksif, jadi . Sehingga dan

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    39/65

    24

    sekurang-kurangnya mempunyai suatu anggota. Dari sini disimpulkan bahwa setiap

    anggota pasti berada dalam sekurang-kurangnya satu kelas, yaitu kelas yang memuat

    ia sendiri.

    Apabila dua golongan itu berserikat satu elemen saja, maka mereka berimpitan,

    sebab andaikan berserikat elemen c. Karena maka . Karena simetris, maka dari diturunkan . Dari sebab maka . Dari sinidengan menggunakan sifat transitif diturunkan . Sehingga . Selanjutnya,untuk setiap berlaku , dan karena dengan menggunakan transitifmaka . Jadi . Maka terbukti setiap anggota dari menjadi anggota ,yaitu

    . Dengan jalan yang sama, maka dapat dibuktikan

    atau dengan

    kata lain terbukti bahwa .2.7 Transformasi linear

    Pada subbab ini akan dipaparkan materi yang berkaitan dengan Transformasi

    Linear.

    Definisi 2.35(Miller, 1997) :Diketahui dan ruang vektor atas lapangan yangsama. Transformasi linear

    adalah suatu pemetaan dari

    ke

    sedemikian sehingga untuk setiap dan berlaku.i.

    ii. Definisi 2.36 (Miller, 1997) :Diketahui dan ruang vektor atas lapangan yangsama. Transformasi linear adalah suatu pemetaan dari ke sedemikian sehingga untuk setiap

    dan

    berlaku.

    Definisi 2.27 dan definisi 2.28 adalah ekivalen. (Setiadji, 1983).

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    40/65

    25

    Definisi 2.37 (Miller, 1997) : Transformasi linear dan dari ruang vektor kedikatakan sama jika

    Definisi 2.38 (Lang, 1996) : Diketahui dan transformasi linear dari ruangvektor ke . Untuk setiap dan didefinisikan jumlahan danpergandaan skalar yaitu Contoh 2.39 :Misalkan suatu pemetaan didefinisikan sebagai + , di mana Diambil sebarang +

    + maka

    + * *

    + +

    untuk setiap dan . Jadi, merupakan suatu transformasi linear.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    41/65

    26

    Selanjutnya akan diberikan transformasi-transformasi linear khusus yakni

    sebagai berikut.

    Transformasi-transformasi Linear Khusus (Lang, 1996)

    Diketahui dan sebarang ruang vektor atas lapangan . Untuk setiap berlaku.i. Transformasi Linear Identitas didefinisikan dengan

    ii. Transformasi Linear Nol didefinisikan dengan iii. Transformasi Linear Negatif

    didefinisikan dengan

    2.8 Kernel dan Daerah Hasil Transformasi linear

    Berikut akan ditunjukkan konsep yang mendukung teori transformasi linear pada

    ruang vektor.

    Diberikan

    , Diketahui merupakan himpunan matriks-matriks yang berukuran dengan elemen bilangan real.

    ,

    Diambil sebarang

    ,

    , diperoleh

    Atau,

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    42/65

    27

    Dapat dibentuk suatu pemetaan sebagai berikut

    Pemetaan di atas memenuhi sifat-sifat sebagai berikut.1. 2.

    Berdasarkan model 1 dan 2dapat dibentuk pengertian pemetaan linear lewat

    abstraksi yang diilustrasikan lewat gambar 2.3 dengan ruang vektor ataslapangan yang sama dan pemetaan dari ruang vektor ke (William, 2010).

    Gambar 2.3 Transformasi Linear pada Ruang Vektor

    Definisi 2.40 (Miller, 1997) : Diketahui

    dan

    ruang vektor atas lapangan

    .

    Misalkan adalah transformasi linear dari ke .i. Daerah hasil dari adalah himpunan semua bayangan (images) dengan dan didefinisikan sebagai |

    T

    F

    V W

    OwOv

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    43/65

    28

    ii. Kernel dari adalah himpunan semua vektor sedemikian sehingga dan didefinisikan sebagai |

    Teorema 2.41 (Wiliam, 2010) : Daerah hasil dari suatu transformasi linear merupakan subruang dari .Bukti :

    Sebagai bukti, diambil sebarang maka terdapat sehingga

    dan

    .

    Diperoleh Untuk setiap diperoleh Maka terbukti bahwa merupakan subruang dari .Teorema 2.42(Wiliam, 2010) : Kernel dari suatu transformasi linear merupakansubruang dari

    .

    Bukti:

    Telah diketahui sebelumnya bahwa .Diambil sebarang maka dan . Diperoleh Untuk setiap diperoleh

    Maka terbukti bahwa merupakan subruang dari .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    44/65

    29

    Teorema 2.43(Anonymous, 2009) :Diketahui adalah transformasi lineardari ruang vektor ke . Maka diperoleh

    Bukti :

    Karena elemen identitas terhadap penjumlahan maka diperoleh

    ( )

    ( )

    Jadi, .2.9 Transformasi Linear Non-Singular dan Isomorfisma Ruang Vektor

    Pada subbab ini akan ditunjukkan beberapa definisi dan teorema yang

    berhubungan dengan transformasi linear non-singular dan isomorfisma ruang vektor.

    Definisi 2.44 (Setiadji, 1983) : Suatu transformasi linear merupakan transformasinon-singular jika terdapat invers transformasi linear sehingga . Jikatidak terdapat invers transformasi demikian maka disebut transformasi singular.Teorema 2.45(Wiliam, 2010) :Diketahui transformasi linear dari ruang vektor ke . Maka injektif jika dan hanya jika .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    45/65

    30

    Bukti:

    Diketahui injektif Diambil sebarang , maka diperoleh Menurut yang diketahui maka

    Jadi

    Diketahui

    Diambil sebarang sedemikian sehingga .Jadi,

    Atau,

    Oleh karena itu, Dengan kata lain,

    Atau terbukti injektif.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    46/65

    31

    Teorema 2.46 (Setiadji, 1983) :Jika pada ruang vektor , maka pada .Bukti (Setiadi, 1983) :

    Diketahui transformasi non-singular, maka sebarang dapat dinyatakansecara tunggal sebagai untuk suatu , dan diperoleh

    () ( ) () Jadi, pada .Definisi 2.47 (Setiadji, 1983) : Misalkan dan adalah ruang vektor ataslapangan . Transformasi linear dari ruang vektor ke disebut isomorfismajika bijektif, ditulis .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    47/65

    32

    BAB III

    METODE KAJIAN

    3.1 Desain KajianMetode yang digunakan dalam penelitian ini adalah studi literatur, yaitu

    menghimpun beberapa sumber referensi dan dibuat suatu kajian khusus mengenai

    Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya. Sumber kajian dan

    penulisan diperoleh dari buku-buku referensi, jurnal-jurnal ilmiah, dan artikel web

    lainnya.

    Kajian tentang Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor ini merupakan penelitian

    yang bersifat murni atau penelitian dasar.

    3.2 Prosedur KajianLangkah-langkah kajian Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan

    Aplikasinya adalah sebagai berikut:

    1. Mengkonstruksi struktur aljabar tentang teori utama isomorfisma ruang vektor.2. Membentuk teori baru berdasarkan aplikasi dari teori utama isomorfisma ruang

    vektor.

    3.3 Hasil yang diharapkanAdapun hasil yang diharapkan dari penelitian ini, antara lain:

    1. Dapat merumuskan struktur aljabar tentang teori utama isomorfisma ruangvektor.

    2. Dapat membentuk teori baru berdasarkan aplikasi dari teori utama isomorfismaruang vektor.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    48/65

    33

    BAB IV

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    4.1 Relasi EkuivalensiDiketahui ruang vektor atas lapangan , subruang dari ruang vektor .Bila maka kemungkinan yang terjadi antara lain: , atau Jika yang terjadi adalah kemungkinan , maka dapat dibangun definisi

    sebagai berikut:

    Definisi 4.1 : Diketahui

    ruang vektor dan

    merupakan subruang dari

    .

    dikatakan berelasi jika dan hanya jika .Teorema 4.2 : Diketahui ruang vektor dan merupakan subruang dari . . Relasi dimana merupakan relasi ekuivalensi.Bukti :

    Akan dibuktikan bahwa relasi

    merupakan suatu relasi ekuivalensi maka menurut

    definisi 2.33 relasi haruslah reflektif, simetris dan transitif. Diambil sebarang , maka diperoleh:(i.) Relasi Reflektif , karena merupakan subruang dari ruang vektor .

    Dengan kata lain terbukti bahwa atau refletif.(ii.) Relasi Simetris . Karena subruang maka berlaku:

    ( ) = Dengan kata lain terbukti bahwa atau simetris.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    49/65

    34

    (iii.) Relasi Transitif. & , karena subruang, makaberlaku:

    Dengan kata lain terbukti bahwa atau transitif.4.2 Partisi (kelas-kelas) pada Ruang Vektor

    Berdasarkan teorema 4.1 maka ruang vektor terbagi atas keluarga kelas-kelasyang saling asing. Jadi , kelas yang diwakili , dinotasikan dengan .

    Kemudian dapat dibentuk keluarga kelas-kelas sebagai berikut:

    Keluarga kelas-kelas pada ruang vektor dapat divisualisasikan lewat gambar berikut

    ini.

    Gambar 4.1 Keluarga kelas-kelas pada Ruang Vektor

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    50/65

    35

    Jadi keluarga kelas didefinisikan operasi-operasi penjumlahan dan perkalian skalar sebagai berikut.

    i.

    ii. Himpunan bilangan bulat mempunyai dua operasi biner yang dikenakan padanyayaitu penjumlahan dan pergandaan . Dalam hal ini untuk setiap pasangan dan dalam , dan dikawankan secara tunggal dengan suatu anggotadalam . Operasi biner mempunyai dua bagian dari definisi yaitu:1. Terdefinisikan dengan baik (well-defined) yaitu untuk setiap pasangan berurutan

    dalamdikawankan dengan tepat satu nilai .2. tertutup di bawah operasi yaitu untuk setiap dalam maka masihdalam.

    Teorema 4.3 : operasi penjumlahan dan operasi perkalian yang di definisikanpada adalah well definited (terdefinisi dengan baik).Bukti :

    Diambil sebarang dan , dimana(a.)

    Karena merupakan subruang dari ruang vektor , maka berlaku ........................................(i)

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    51/65

    36

    .....................................................................(ii)Dari (i) dan (ii) terbukti pernyataan pertama well definited.

    (b.)

    }

    .................................................................(i) ................................................................................(ii)

    Dari (i) dan (ii) terbukti bahwa pernyataan kedua well definited. dari (a)dan (b) terbukti bahwa operasi-operasi yang didefinisikan pada adalahwell defnited.

    Teorema 4.4 : Diketahui

    ruang vektor atas lapangan

    dan himpunan

    subruang dari . adalah ruang vektor atas lapangan F.Bukti :

    (I). Akan di tunjukkan bahwa ( )merupakan grup abelian.Diambil sebarang , maka diperoleh.

    (a) tertutup.Karena maka , sehingga

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    52/65

    37

    (b) assosiatif.

    (c) memiliki elemen identitas.

    (d) memiliki invers.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    53/65

    38

    (e) komutatif.

    dari a s/d eterbukti bahwa ( )merupakan grup Abelian.(II). Diambil sebarang sedemikian sehingga dan berlaku aksioma-aksioma sebagai berikut:

    (a)

    (b) (c)

    ( ) (d)

    Karena merupakan grup abelian dan memenuhi keempat aksioma di atas, makaterbukti bahwa

    merupakan ruang vektor atas lapangan

    .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    54/65

    39

    4.3 Transformasi Linear Ruang Vektorruang vektor atas lapangan dan himpunan subruang dari ruang vektor

    . Dibentuk pemetaan sebagai berikut:

    Berdasarkan sajian di atas, dapat diturunkan teorema sebagai berikut:

    Teorema 4.5 : i.) merupakan suatu Transformasi Linear dan Surjektifii.)

    Bukti:

    Diambil sebarang dan , maka diperolehi.)

    Dengan kata lain, terbukti bahwa merupakan transformasi linear.Diambil sebarang , maka dan didefinisikan: Sehingga terbukti bahwa surjektif.

    ii.)Diambil sebarang , maka diperoleh

    Karena,

    , sehingga diperoleh

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    55/65

    40

    Karena

    sebarang elemen di

    , maka diperoleh:

    ................................................................................................ (i)Diambil sebarang , maka diperoleh , dengan kata lain sehingga diperoleh: ............................................................................................... (ii)Dari (i) dan (ii), terbukti bahwa .

    Berikut akan ditampilkan visualisasi dari transformasi linear ruang vektor, untuk

    memperjelas penjelasan di atas.

    Gambar 4.2 Transformasi Linear Ruang Vektor

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    56/65

    41

    4.4 TeoriUtamaIsomorfismaRuangVektorDari teori-teori di atas, kemudian dapat dibentuk beberapa teorema yang

    mendukung teori utama isomorfisma ruang vector sebagai berikut.

    Toerema4.6 :Diketahui masing-masing ruang vektor atas lapangan , dan subruang dari . merupakan transformasi linear yang surjektif.Diketahui suatu transformasi linear atas sedemikian hingga termuatdalam maka ada dengan tunggal transformasi linear atas , sedemikian hingga .Bukti:

    Gambar 4.3 Pemetaan Linear

    Diambil sebarang dan .Kemudian dibentuk

    dengan syarat:

    (i.) merupakan suatu pemetaan, sebab dengan maka:

    V

    W

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    57/65

    42

    menurut diketahui: Sehingga diperoleh:

    (ii.)

    Berdasarkan (i)dan (ii) terbukti bahwa .Selanjutnya diambil pemetaan

    sedemikian hingga

    .

    Untuk sebarang berlaku (), sehingga diperoleh: ()

    Karena diambil sebarang, dan maka .terbukti bahwa merupakan transformasi linear yang tunggal dengan

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    58/65

    43

    Teorema 4.7 : Diketahui masing-masing ruang vektor atas lapangan . Bila adalah suatu transformasi linear, maka

    .

    Bukti :

    Dibentuk suatu transformasi linear dan pemetaan , dengan .Dari teorema 2.41 dan teorema 2.42 dapat disimpulkan bahwa

    merupakan

    subruang atas dan merupakan subruang dari .Berdasarkan teorema 4.6 maka terdapat dengan tunggal transformasi linear Karena masing-masing transformasi linear yang surjektif, maka jugasurjektif. Akan ditunjukkan injektif.Diambil sebarang

    dengan

    .

    Karena merupakan subruang dari (teorema 2.32), maka sehingga diperoleh: ( ) ( )

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    59/65

    44

    () ( ) karena diambil sebarang

    dengan

    berlaku .Jadi terbukti bahwa injektif, dan karena merupakan transformasi linear yangsurjektif dan injektif, maka merupakan suatu isomorfisma atau dengan kata lainterbukti bahwa .4.5 Aplikasi Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor

    Berdasarkan teorema 2.11, bila

    masing-masing subruang atas ruang vektor

    , maka dan juga merupakan subruang dari ruang vektor .Selanjutnya dibentuk partisi pada ruang vektor yakni dan . Akan

    ditunjukkan bahwa kedua partisi tersebut adalah isomorfik, yang akan disajikan

    dalam teorema sebagai berikut.

    Teorema 4.8 :Jika masing-masing subruang dari ruang vektor ataslapangan

    , maka

    Bukti :

    Dibentuk transformasi linear yang surjektif dan pemetaan

    transformasi linear yang injektif, yaitu pemetaan

    sehingga diperoleh diagram sbb:

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    60/65

    45

    Gambar 4.4 Diagram Transformasi Linear

    Karena juga merupakan suatu transformasi linear, maka merupakan suatutransformasi linear. , maka dan berlaku: ()

    , karena injektif (teorema2.45).Sehingga diperoleh

    , dan

    .

    Kemudian diambil sebarang , maka:

    ()

    Sehingga berlaku .Jadi , maka diperoleh ..............................................................................(1)Selanjutnya diambil sebarang

    , maka

    . Jadi ada

    , dimana untuk suatu dan menurutteorema 4.5 .

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    61/65

    46

    Berarti terdapat sehingga berlaku:

    Jadi, terdapat

    sedemikian hingga

    atau dengan kata lain

    sehingga diperoleh .Karena transformasi linear yang injektif maka selalu berlaku () sehingga jika diambil sebarang maka terdapat sedemikianhingga berlaku:

    ()

    , dimana

    , untuk

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    62/65

    47

    Jadi diperoleh , dan karena maka:

    ....................................................................................(2)

    berdasarkan uraian (1) dan (2) , dan menurut Teorema 4.7 terbukti bahwa

    Contoh 4.9 :

    Telah diketahui sebelumnya bahwa

    merupakan ruang vektor atas lapangan

    .

    | | merupakan subruang dari ruang vektor maka diperoleh: | subruang dari ruang vektor dan | subruang dari ruang vektor .Dibentuk:

    |

    | Selanjutnya dikonstruksi transformasi linear , sehingga diperoleh: Misalkan diambil sebarang dengan .Karena

    merupakan ruang vektor, maka

    , sehingga diperoleh:

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    63/65

    48

    Menurut teorema 2.34: Sehingga:

    Karena berakibat maka injektif sehingga terbukti bahwa merupakan isomorfisma, atau dengan kata lain terbukti bahwa:

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    64/65

    49

    BAB V

    PENUTUP

    5.1 KesimpulanDari pembahasan pada bab-bab sebelumnya, dapat diperoleh kesimpulan sebagai

    berikut:

    1. Diketahui ruang vektor atas lapangan yang sama, subruang dari dan transformasi linear . Jika dibentuk suatu transformasilinear yang surjektif maka terdapat dengan tunggal transformasi linear sedemikian hingga berlaku , dari sini dapat dibentuk teori utamaisomorfisma yakni:

    2. Dari teori utama isomorfisma diatas, diperoleh teori yang lain dengan

    mengaplikasikan teori tersebut sehingga dapat disajikan sebagai berikut: 5.2 Saran

    Melalui penelitian ini, penulis mengkaji mengenai teori utama isomorfisma dan

    aplikasinya. Sangat diharapkan bahwa skripsi ini dapat digunakan sebagai sumbangan

    pemikiran bagi Universitas Nusa Cendana, khususnya bagi pembaca yang ingin

    mengembangkan tulisan ini dengan permasalahan yang lebih kompleks terkait dengan

    aplikasi dari teori utama isomorfisma ruang vektor.

    Dari pembahasan mengenai teori utama isomorfisma ruang vektor dan aplikasinya

    ini masih dimungkinkan kajian yang lebih mendalam lewat pengkajian berikutnya.

    Dengan mengaplikasikan teori utama isomorfisma ruang vektor, masih banyak teori

    yang dapat dikembangkan lebih lanjut.

  • 5/24/2018 Teori Utama Isomorfisma Ruang Vektor dan Aplikasinya

    65/65

    50

    DAFTAR PUSTAKA

    Anonymous. 2009. Linear Transformations. (Diunduh dari http://www.maths.

    ox.ac.uk/system/files/coursematerial/2009/961/14/LA-web6.pdf pada 22 Feb.2014).

    Bretscher, Otto. 1997.Linear Algebra with Applications. Prentice Hall, New Jersey.

    Budhi, WonoSetya. 1995. Aljabar Linear. Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama,

    Jakarta.

    Gultom B. 1985. Soal dan Penyelesaian Aljabar Linier. Penerbit Tarsito, Bandung.

    Gultom B. 1985. Teori Aljabar Linier. Penerbit Tarsito, Bandung.

    Lang, Serge. 1996. Linear Algebra. Addison-Wesley Publishing Company,California.

    Lawson, Terry. 1996.Linear Algebra. John Wiley & Sons Inc, New York.

    Pinter, Charles C. 1990.A Book of Abstract Algebra. McGraw-Hill Inc, New York.

    Setiadji. 1983.Aljabar Linier 1. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

    William, Andre. 2010. Analisis Matriks Representatif Transformasi Linear padaRuang vektor. Matematika-FST Universitas Nusa Cendana, Kupang.