witasari859.files.wordpress.com€¦ · web viewkita misalkan garis g sebagai garis tetap...
TRANSCRIPT
PARABOLA
TUJUAN KHUSUS
1. Mengetahui bentuk-bentuk parabola yang berpuncak di titik (0,0).
2. Dapat menggambar bentuk-bentuk parabola yang berpuncak di O (0,0) berdasarkan
persamaannya.
3. Dapat menggambar bentuk-bentuk parabola yang berpuncak di P (a,b) berdasarkan
persamaannya.
4. Mengetahui kedudukan garis terhadap parabola.
5. Untuk mengetahui kedudukan garis singgung melalui suatu titik di luar parabola.
A. Pengertian Parabola
Definisi :
Parabola adalah tempat kedudukan titik-titik yang jaraknya ke suatu titik tertentu sama
dengan jaraknya ke garis tertentu.
Titik tertentu itu disebut titik api (fokus) dan garis tertentu itu di sebut garis arah
(direktriks). Misalkan F adalah titik api (fokus) dan g adalah garis arah (direktriks) dari
suatu parabola. Parabola dengan fokus di F dan direktris g dapat dilukiskan sbb :
1. Buatlah ruas garis FA tegak lurus garis g. Titik tengah FA titik (titik 0) adalah sebuah
titik yang memenuhi definisi parabola.
2. Buatlah lingkaran yang pusatnya F dan jari-jari r (r sembarang). Kemudian tariklah garis
g’ sejajar dengan garis g pada jarak r, sehingga garis r memotong lingkaran di dua titik
yang berlainan. Kedua titik ini juga memenuhi definisi parabola. Dengan mengambil nilai
r yang berbeda-beda kita mendapatkan titik-titik lain yang memenuhi definisi parabola.
B. Persamaan Parabola yang Berpuncak di O (0,0)
1. Parabola yang Terbuka ke Atas
Kita misalkan garis g sebagai garis tetap (direktris) dan F sebagai titik tetap
(fokus). Jika F tidak terletak pada g, naka kita dapat memilih sebuah sistem koordinat
yang menghasilkan sebuah persamaan yang sederhana untuk parabola, dengan
mengambil sumbu y melalui F dan tegak lurus garis g dan dengan mengambil titik
asalnya di titik tengah antara F dan g.
Y
x2 = 4py
●F(0,p)
X
puncak
direktris y = -p
Dengan menggunakan rumus jarak persamaan menjadi :
√ x2+( y2− p )2 = √ ( y+ p )2
⇔ x2+ ( y−p )2=( y+p )2
⇔ x2+ y2−2 py+ p2= y2+2 py+ p2
⇔ x2=4 py
Persamaan parabola yang berpuncak di O (0,0)dan fokus di F (0,p)
didefinisikan dengan persamaan : x2=4 py .
Dengan syarat : Titik fokus (0,p)
Titik puncak (0,0)
Direktris y = - p
Persamaan sumbu simetri x = 0
2. Parabola yang Terbuka ke Bawah
Jika parabola terbuka ke bawah, dengan fokusnya di F ( 0.- p) dan direktrisnya
adalah garis y = p. Maka persamaan parabolanya : x2=−4 py
Y
direktris y = p
puncak
X
●F(0,-p)
x2 = - 4py
Dengan syarat : Titik fokus (0,- p)
Titik puncak (0,0)
Direktris y = p
Persamaan sumbu simetri x = 0
3. Parabola yang Terbuka ke Kanan
Jika parabola terbuka ke kanan, maka persamaan parabolanya adalah :
Y
y2 = 4px
direktris y = -p
F(p,0)
● X
puncak
Dengan syarat : Titik fokus (p,0)
Titik puncak (0,0)
Direktris x = - p
Persamaan sumbu simetri y = 0
4. Parabola yang Terbuka ke Kiri
Jika parabola terbuka ke kiri, maka persamaan parabolanya adalah :
y2=−4 px
Y
direktris y2 = - 4px
F(-p,0)
● X
puncak
y2 = - 4px
Dengan syarat : Titik fokus (- p,0)
Titik puncak (0,0)
Direktris x = p
Persamaan sumbu simetri y = 0
C. Persamaan Parabola yang Berpuncak di A(a,b)
Bila puncak parabola berada di titik A(a,b),sumbu simetri sejajar sumbu X dengan
persamaan y = b,titik fokus berjarak p satuan di sebelah kanan titik puncak dengan koordinat
F(a+p,b).garis direktriks sejajar sumbu Y dan berjarak p satuan di sebelah kiri titik puncak
dengan persamaan
x = a - p atau x - a + p = 0
Puncak A(a,b)
P(x,y)
Sumbu simetri
F(a + p, b)
g = garis direktriks
Misalkan titik P(x,y) adalah sembarang titik pada parabola. Berdasarkan definisi
parabola,haruslah berlaku:
Jarak PF = jarak PQ
√(x−a−p)2
+( y−b )2
= |x−a+ p|2
x2 + a2 + p2 – 2ax - 2px + 2ap + (y-b)2 = x2 + a2 + p2 – 2ax + 2px – 2ap
(y-b)2 = (2px + 2px) – 2ap – 2ap
(y-b)2 = 4px – 4ap
(y-b)2 = 4p (x – a)
Sehingga persamaan parabola yang berpuncak di A(a,b) dan fokus di F(a + p,b) adalah:
(y-b)2 =4p(x-a)
Untuk parabola yang berpuncak di A(a,b),sumbu simetri sejajar sumbu X dengan
persamaan y=b,titik fokus berjarak p satuan di sebelah kiri titik puncak dengan koordinat
F(a-p,b).garis direktriks sejajar sumbu Y dan berjarak p satuan di sebelah kanan titik puncak
dengan persamaan x = a+p atau x-a-p=0. Maka persamaan parabolanya:
(y-b)2 = -4p(x-a)
Y
P(x,y)
sumbu simetri
X
g= garis direktriks
Parabola yang berpuncak di A(a,b),sumbu simetri sejajar sumbu Y dengan
persamaan x = a,titik fokus berjarak p satuan di atas,titik puncak dengan koordinat F(a,b+p).
Garis direktriks sejajar sumbu X dan berjarak p satuan dibawah titik puncak dengan
persamaan y = b - p atau y – b + p = 0
Maka,diperoleh persamaan parabolanya:
(x-a)2 = 4p(y-b)
y
P(x,y)
F(a,b+p) A(a,b) g = garis direktriks
x
sumbu simetri
Parabola yang berpuncak di A(a,b),sumbu simetri sejajar sumbu Y dengan
persamaan x = a,titik fokus berjarak p satuan dibawah titik puncak dengan koordinat
F(a,b+p). Garis direktriks sejajar sumbu X dan berjarak p satuan diatas titik puncak dengan
persamaan
y = b+p atau y – b-p = 0.
Maka, diperoleh persamaan parabolanya: (x-a) = -4p(y-b)
y
0 x
A(a,b)
F(a,b-p) P(x,y)
Contoh Soal:
1. Diketahui parabola dengan persamaan y2 + 4y - 4x + 8 = 0
a. Nyatakan persamaan parabola itu dalam bentuk (y-b)2 = 4p(x-a)
b. Tentukan : (i) koordinat titik puncak
(ii) persamaan sumbu simetri
(iii) koordinat titik fokus
(iv)persamaan direktriks
c. Gambarlah sketsa parabola itu!
Jawab :
a. y2 + 4py – 4x + 8 = 0
y2 + 4y = 4x – 8
ruas kiri dikuadratkan :
y2 + 4py + 4 = 4x -8 + 4
(y + 2)2 = 4x -4
(y + 2)2 = 4(x -1)
Jadi, persamaan parabolanya adalah (y + 2)2 = 4(x – 1) dengan a = 1,b = -2, dan 4p = 4
sehingga p = 1
b. (i) Koordinat titik puncaknya (a,b) adalah A(1,-2)
(ii) Persamaan sumbu simetrinya adalah y + 2 = 0 atau y = -2
(iii) Koordinat titik fokusnya F(a + p,b) adalah (1+1,-2) = F(2,-2)
(iv) Persamaan direktriksnya adalah x = a – p = 1-1 = 0
Jadi, direktriksnya berimpit dengan sumbu Y
c. Sketsa parabolanya :
y
2
1
0 1 2 3 4 5 6 x
-1
-2A(1,-2)F(2,-2) sumbu simetri y = -2
-3 direktriks x = 0
-4
2. Tentukan persamaan parabola dengan titik puncak (1,-3) dan titik fokusnya (0,-3) dan
tentukan persaman direktriksnya serta gambarkan sketsa grafiknya!
Jawab :
Puncak (a,b) = (1,-3)
Fokus F(a - p,b) adalah F(1–1,-3) = F(0,3)
Sehingga parabolanya terbuka ke kiri. Bentuk persamaan parabolanya :
(y-b)2 = -4p(x-a)≈ (y - (-3))2 = -4(1)(x -1)
≈ (y + 3)2 = -4(x -1)
≈ y2 + 6y + 9 = -4x + 4≈ y2 + 6y + 4x + 5= 0
Persamaan direktriksnya adalah :
x = a + p y
≈ x = 1 + 1 (y+3)2 = -4(x-1)
≈ x = 2 0 1 2 3 x
-1
-2
Sumbu simetri -3 A(1,-3)
Direktriks x = 2
3. Suatu parabola mempunyai persamaan x2 + 6x – 8y -31 = 0
Tentukan : a) koordinat titik puncak
b) koordinat titik fokus
c) persamaan direktriks
d) gambar sketsa grafiknya
jawab :
x2 + 6x - 8y – 31 = 0
≈ x2 + 6y = 8y + 31
≈ x2 + 6y + 9 = 8y + 31 +9
≈ (x + 3)2 = 8y + 40
≈ (x + 3)2 = 8(y + 5)
Persamaan parabola terbuka ke atas dengan a = -3,b = -5 dan 4p = 8 atau p = 2
a) titik puncaknya (a,b) adalah A(-3,-5)
b) titik fokusnya adalah F(a,b+p) = F(-3,-5 + 2) = F(-3,-3)
c) persaman direktriksnya adalah y = b – p
≈ y = -5 – 2
≈ y = -7
d) sketsa grafik :
y Sumbu simetri x = -3
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 x
-1
-2
F(-3,-3) -3
-4
A(-3,-5) -5
-6
direktriks y = -7 -7
D. Kedudukan Garis Terhadap Parabola
Secara Geometri, kedudukan garis g terhadap parabola dapat diperlihatkan pada gambar
berikut:
(i) (ii) (iii)
Gambar (i), garis g memotong parabola di dua titik yang berlainan, yaitu di titik
A(x1 ,yalignl ¿1 ¿¿ )¿ dan dititik B(x2 , y2) .
Gambar (ii), garis g memotong parabola di satu titik (dikatakan garis g menyinggung
parabola), yaitu di titik S( xs , y s) .Gambar (iii), garis g tidak memotong maupun
menyinggung parabola. Kedudukan garis g dan parabola dapat di analisis secara Aljabar
dengan menggunakan konsep diskriminan sebagai berikut :
Misalkan persamaan garis g adalah y=mx+n , sedangkan persamaan parabolanya adalah
y2=4 px .
Substitusikan y=mx+n ke persamaan parabola y2=4 px , didapat :
(mx+n)2=4 pxm2 x2+2mnx +n2=4 pxm2 x2+(2 mn−4 p )x+n2=0
Jadi persamaan kuadrat gabungan antara garis dan parabola adalah m2 x2+(2 mn−4 p) x+n2
Nilai diskriminan persamaan kuadrat gabungan
D=(2mn−4 p )2−4 (m2)(n2)D=4 m2 n2−16mnp+16 p2−4 m2 n2
D=16 p2−16 mnpKedudukan garis g dan parabola ditentukan oleh nilai diskriminan D sebagai berikut.
D>0 garis g memotong parabola di dua titik yang berlainan.
D=0 garis g menyinggung parabola.
D<0 garis g tidak menyinggung dan tidak memotong parabola.
Contoh 1 :
a. Tunjukkan bahwa garis y=2 x−4 memotong parabola y2=4 x di dua titik yang
berlainan.
b. Tentukan koordinat kedua titik potong itu.
Jawab :
a. substitusi y=2 x−4 ke y2=4 x , didapat:
(2 x−4 )2=4 x4 x2−16 x+16=4 x4 x2−20 x+16=0x2−5 x+4=0
Nilai diskriminan:
D=(−5)2−4 (1)( 4 )=9
Oleh karena D=9>0, maka garis y=2 x−4 memotong parabola y2=4 x di dua titik
yang berlainan.
b. Dari persamaan x2−5 x+4=0 , didapat:
( x−1)( x−4 )=0
x=1 atau x=4
Untuk x=1 , y=2(1)−4=−2⇒(1,−2)
Untuk x=4 , y=2( 4 )−4=4⇒(4,4 )
Jadi, koordinat titik potong garis y=2 x−4 dengan parabola y2=4 x adalah A(1,2)
dan B(4,4).
Contoh 2 :
a. Tentukan nilai p, supaya garis x−2 y+ p=0 menyinggung parabola y2−2 x+8=0 ?
b. Tentukan koordinat titik singgungnya.
Jawab :
a. x−2 y+ p=0⇒ y=1
2( x+ p)
substitusi y=1
2( x+ p )
ke persamaan parabola y2−2 x+8=0 , didapat:
(12 ( x+ p ))2−2 x+8=0
14
( x2+2 px+ p2 )−2 x+8=0
x2+2 px+ p2−8 x+32=0x2+(2 p−8 )x+( p2+32)=0
Nilai diskriminan D:
D=(2 p−8 )2−4 (1 )( p2+32 )D=4 p2−32 p+64−4 p2−128D=−32−64Oleh karena garis menyinggung parabola, maka nilai diskriminan D=0.
−32 p−64=032 p=64p=−2
Jadi, supaya garis x−2 y+ p=0 menyinggung parabola y2−2 x+8=0 apabila nilai
p=-2.
Substitusi p=-2 ke persamaan x2+(2 p−8) x+( p2+32 )=0 , didapat:
x2−(−4−8 )x+( 4+32 )=0x2−12 x+36=0( x−6 )2=0x=6
Substitusi p=-2 dan x=6 ke y=1
2( x=p ) ,
didapat :
y=12(6−2 )=2
Jadi, koordinat titik singgungnya adalah (6,2).
Contoh 3 :
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5 6-1-2-3-4
Y
T
-5
-4
-3
-2
-1
B
A
Garis polar
Garis singgung
X
Tentukan batas-batas nilai a, supaya garis 2x-y+a=0 tidak memotong dan tidak
menyinggung parabola y2−2x+4=0 .
Jawab :
2 x− y+a=0⇒ y=2 x+a
Substitusi y=2 x+a ke persamaan parabola y2−2 x+4=0 ; didapat:
( x+a )2−2 x+4=04 x2+4 ax+a2−2 x+4=04 x2+(4 a−2 )x+( a2+4 )=0
Nilai diskriminan D:
D=(4 a−2 )2−4 (4 )(a2+4 )D=16 a2−16a+4−16 a2−64D=−16a−60Supaya garis tidak memotong dan tidak menyinggung parabola, maka nilai D<0.
−16 a−60<016 a>−60
a>−334
Jadi, garis 2x – y+a=0 tidak memotong dan tidak menyinggung parabola y2−2 x+4=0
bila a>−3 3
4.
E. Garis Singgung melalui Suatu titik di luar parabola
Salah satu cara ujtuk menentukan persamaan garis singgung parabola melalui titik T
(X1, Y1) di luar parabola adalah dengan memanfaatkan garis polar.
Langkah yang ditempuh untuk mencari persamaan garis singgung tersebut, yaitu:
1. Persamaan garis polar dari T terhadap parabola
2. Titik potong antara garis polar dan parabola sehingga titik singgung A dan B
3. Persamaan-persamaan garis singgung melalui titik A dan melalui B yang terletak pada
parabola.
Contoh:
a. Titik P (1, 2½) terletak di luar parabola y2 = 4x. Tentukan persamaan-persamaan garis
singgung yang dapat ditarik selalui titik P (1, 2½) ke parabola y2 = 4x.
b. Misalkan titik-titik singgung adalah A dan B, tentukan koordinat titik A dan titik B.
c. Tentukan persamaan garis AB
Jawab:
a. Misalkan garis singgung memalui titik P (1, 2½) mempunyai gradien m, persamaannya
adalah:
y - 2½ = m (x – 1)
y = mx – m + 2½
substitusi y = mx – m + 2½ ke persamaan parabola y2 = 4x, didapat:
(mx – m + 2½)2 = 4x
m2x2 + m2 + 25/4 – 2m2x + 5mx – 5m = 4x
m2x2 + (- 2 m2 + 5m – 4)x + (m2 – 5m + 25/4) = 0
Nilai diskriminan D
1
2
3
4
5
0 1 2 3 4 5 6-1-2-3-4
Y
(1, 2½) )
-4
-3
-2
-1
B
A
Garis polar
x – 2y + 4 = 0
X
4x – 2y + 1 = 0
(¼, 1)
(4, 4)
y2 = 4x
D = (- 2 m2 + 5m – 4)2 – 4 (m2) (m2 – 5m + 25/4)
D = 4 m4 + 25 m2 + 16 – 20m3 + 16m2 – 40m – 4m4 + 20 m3 – 25m2
D = 16 m2 – 40m + 16
Syarat bagi garis singgung D = 0, didapat:
16m2 – 40m + 16 = 0
2m2 – 5m + 2 = 0
(2m –1) (m – 2) = 0
m = ½ atau m = 2
Substitusikan nilai-nilai m kepersamaan y = mx – m + 2½
- Untuk m = ½ - Untuk m = 2, diperoleh
y = ½x – ½ + 2½ y = 2x – 2 + 2½
y = ½x + 2 y = 2x + ½
2y = x + 4 2y = 4x + 1
x – 2y + 4 = 0 4x – 2y + 1 = 0
Jadi persamaan-persamaan garis singgung yang ditarik melaui titik (1, 2½) ke parabola y2
= 4x adalah x – 2y + 4 = 0 dan 4x – 2y + 1 = 0.
Kedua garis singgung ini diperlihatkan pada gambar berikut:
b. Titik A adalah titik singgung garis x – 2y + 4 = 0 atau y = ½x + 2 dengan parabola y2 =
4x.
(½x + 2)2 = 4x
¼x2 + 2x + 4 = 4x - Untuk x = 4 didapat:
(½x – 2)2 = 0 y = ½ (4) + 2 = 4
x = 4 koordinat titik A (4,4)
Titik B adalah titik singgung garis 4x – 2y + 1 = 0 atau y = 2x + ½ dengan parabola y2 = 4x.
(½x + 2)2 = 4x
4x2 + 2x + ¼ = 4x - Untuk x = 4 didapat:
4x2 – 2x + ¼ = 0 y = 2 (¼) + ½ = 1
(2x – ½)2 = 0 koordinat titik B (¼,1)
x = ¼ Jadi, koordinat titik A (4,4) dan titik B (¼,1)
c. Dengan menggunakan persamaan
Y − Y A
Y A − Y b=
X − X A
X A − Xb bagi sebuah garis, maka
persamaan garis yang melalui titik A (4,4) dan titik B (¼,1), adalah:
Y − 44 − 1
= X − 44 − 1/ 4
Y − 43
= X − 415/4
5y – 20 = 4x – 16
4x – 5y + 4 = 0
LATIHAN SOAL
1. Diketahui persamaan parabola x2=16 y
Tentukan titik folus, persamaan direktrisnya dan panjang latus retum!
2. Diketahui persamaan parabola y2=−8 x
Tentukan titik folus, persamaan direktrisnya dan panjang latus retum!
3. Diketahui parabola dengan persamaan x2 – 2x – 2y – 5 = 0
Tentukan : a.) koordinat titik puncaknya
b.) koordinat titik fokusnya
c.) persamaan sumbu simetrinya
d.) persamaan direktriksnya
e.) gambarkan sketsa grafiknya
4. Tentukan persamaan parabola dengan titik puncak di (2,4),dan titik fokus(5,4)!
5. Tentukan kedudukan garis berikut terhadap parabolay2=5 x
a. y= 1
4x+5
c. x−2 y=4
b. y=x−2 d. x+4 y−20=0