Aksi Nyata Disiplin Positif Keyakinan Kelas untuk SMK
Â
Teori Group
1. 1
Struktur Aljabar I
TEORI GRUP
MUH. ALFIANSYAH
Email: muhalfiansyah95@yahoo.com
PENDIDIKAN MATEMATIKA
UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
2. 2
GRUP
1. Buktikan unsur identitas suatu grup adalah tunggal.
Bukti:
Misalkan G adalah grup
Misalkan ð1 dan ð2 adalah unsur identitas di G
Akan dibuktikan ð1 = ð2
Perhatikan bahwa:
ð1 adalah unsur identitas di G dan ð2 â G â ð1 ð2 = ð2 ð1 = ð2 ⊠(i)
ð2 adalah unsur identitas di G dan ð1 â G â ð2 ð1 = ð1 ð2 = ð1 âŠ(ii)
Dari (i) dan (ii) diperoleh ð1 = ð2 ð1 = ð1 ð2 = ð2.
⎠ð1 = ð2, dengan demikian unsur identitas suatu grup adalah tunggal. â
Struktur Pembuktian Grup
Misalkan G adalah suatu himpunan
(i) Buktikan G â â .
(ii) Buktikan G bersifat tertutup terhadap operasi biner *.
(iii) Buktikan G bersifat assosiatif terhadap operasi biner *.
(iv) Buktikan G memiliki unsur identitas terhada operasi biner *.
(v) Buktikan G memiliki unsur invers terhada operasi biner *.
Catatan
ï¶ Jika (i) & (ii) terpenuhi maka disebut Grupoid.
ï¶ Jika (i), (ii) & (iii) terpenuhi maka disebut Semigrup.
ï¶ Jika (i), (ii), (iii) & (iv) terpenuhi maka disebut Monoid.
3. 3
2. Buktikan unsur invers suatu grup adalah tunggal.
Bukti:
Misalkan G adalah grup, dan e â G [e=identitas]
Ambil sebarang a â G
Misalkan ð1 dan ð2 invers dari a
Akan dibuktikan ð1 = ð2
Perhatikan bahwa:
ð1 adalah invers dari a â ð1 ð = ðð1 = ð [e=identitas] ⊠(i)
ð2 adalah invers dari a â ð2 ð = ðð2 = ð [e=identitas] ⊠(ii)
dari (ii) diperoleh ðð2 = ð âð1 ðð2 = ð1 ⊠iii
dari (i) diperoleh ð1 ð = ð â (ð1 ð)ð2 = ð2 ⊠iv
Karena diketahui G grup maka jelas G memenuhi sifat assosiatif sehingga
dari (iii) dan (iv) diperoleh bahwa:
ð1 = ð1 ðð2 = (ð1 ð)ð2 = ð2
⎠ð1 = ð2, dengan demikian unsur invers suatu grup adalah tunggal. â
3. Buktikan invers dari invers suatu anggota dalam grup adalah anggota itu
sendiri.
Bukti:
Misalkan G grup
Ambil sebarang a â G dan â e â G [e=identitas]
Misalkan ðâ1
adalah invers dari a â akan dibuktikan (ðâ1
)â1
Perhatikan bahwa:
ðâ1
adalah invers dari a â ðâ1
ð = ðâ1
ð = ð
Pandang ðâ1
ð = ð
ðâ1
ð = ð
(ðâ1
)â1
(ðâ1
ð) = (ðâ1
)â1
ð [Kedua ruas dikalikan (ðâ1
)â1
]
8. 8
(v) Unsur Invers
âð â ðº âðâ1
â ðº â ðâ1
â ð = ð â ðâ1
= ð
perhatikan bahwa:
ð â ð = ð â ð = 0
ð + ð + ðð = ð + ð + ðð = 0
ð 1 + ð = ð 1 + ð = âð
ð = â
ð
1+ð
â G ⊠(tidak memiliki unsur invers)
⎠jadi, G=himpunan bilangan bulat, ð â ð = ð + ð + ðð, â ð, ð â ðº bukan
Grup. â
8. G = himpunan bilangan bulat tak negatif, ð â ð = ð + ð âð, ð â ðº Periksa
apakah G membentuk grup?
Bukti:
(i) Tidak Kosong
G â â sebab â 2 â G ⊠(terpenuhi)
(ii) Sifat tertutup
â ð, ð, â ðº berlaku ð â ð â ðº
Ambil sebarang ð, ð â ðº maka berlaku ð + ð â ðº ⊠(terpenuhi)
(iii) Sfat Assosiatif,
âð, ð, ð â ðº berlaku ð â ð â ð = ð â ð â ð
Ambil sebarang ð, ð, ð â ðº
Perhatikan bahwa:
ð â ð â ð = ð â ð + ð
= ð + ð + ð
= ð + ð + ð
= ð + ð â ð
= ð â ð â ð ⊠(terpenuhi)
9. 9
(iv) Unsur Identitas
âð â ðº âð â ðº â ð â ð = ð â ð = ð
Perhatikan bahwa:
ð â ð = ð â ð = ð
ð + ð = ð + ð = ð
ð = 0
Sehingga ð = 0 â ðº [e=identitas] ⊠(terpenuhi)
(v) Unsur Invers
âð â ðº âðâ1
â ðº â ðâ1
â ð = ð â ðâ1
= ð
perhatikan bahwa:
ð â ð = ð â ð = 0
ð + ð = ð + ð = 0
ð = âð â G ⊠(tidak memiliki unsur invers)
⎠jadi, G = himpunan bilangan bulat tak negatif, ð â ð = ð + ð âð, ð â ðº
bukan Grup. â
9. G=himpunan bilangan rasional â 1, ð â ð = ð + ð + ðð âð, ð â ðº Periksa
apakah G membentuk grup? (Soal Quis I)
Bukti:
(i) Tidak Kosong
G â â sebab â 2 â G ⊠(terpenuhi)
(ii) Sifat tertutup
â ð, ð, â ðº berlaku ð â ð â ðº
Ambil sebarang 2 â ðº maka
Perhatikan bahwa:
2+b+2b=1
b(1+2)=-1
b= â
1
3
10. 10
perhatikan kembali
jika a=2 dan b=â
1
3
maka diperoleh
a+b+ab=2â
1
3
+(2)(â
1
3
)
=2â
1
3
â
2
3
=2-(
1
3
+
2
3
)
=2 - (
3
3
)
=2-1
=1â G ⊠(tidak memenuhi sifat tertutup)
⎠jadi, G=himpunan bilangan rasional â 1, ð â ð = ð + ð + ðð âð, ð â ðº
bukan Grup. â
10. Jika (G,*) grup komutatif, buktikan ð â ð ð
= ð ð
ð ð
, âð â ð, (Z himpunan
bilangan bulat).
Bukti
Misalkan (G,*) grup komutatif
Akan dibuktikan ðð ð
= ð ð
ð ð
, âð â ð+
, ditinjau dalam tiga kasus yakni:
(1) Kasus I: n>0
(2) Kasus II: n=0
(3) Kasus III: n<0
Perhatikan bahwa:
(1) Kasus I: n>0 akan dibuktikan menggunakan induksi matematika
(i) Untuk n = 1, maka ðð 1
= ð1
ð1
= ðð (pernyataan benar)
(ii) Asumsikan bahwa ðð ð
= ð ð
ð ð
(hipotesis induksi)
Akan ditunjukkan ðð ð+1
(juga benar)
ðð ð+1
= ðð ð
. ðð
= ð ð
ð ð
. ðð
11. 11
= ð ð
. ð. ð ð
ð [sifat komutatif]
= ð(ð+1)
. ð(ð+1)
[benar]
Karena (i) dan (ii) dipenuhi maka dapat disimpulkan ðð ð
=
ð ð
ð ð
, berlaku âð â ð+
(2) Kasus II: n=0
ðð 0
= ð = ð0
. ð0
= ð0
ð0
(3) Kasus III: n<0
Jika ð â ð, maka ðð ð
ï ðð â1 âð
ï (ðâ1
. ðâ1
)âð
[ ðð â1
=ðâ1
. ðâ1
]
ï ðâ1 âð
(ðâ1
)âð
ï (ðâ1
)âð
ðâ1 âð
[komutatif]
ï ð ð
ð ð
Sehingga ðð ð
= ð ð
ð ð
, terbukti â ð, ð â ð
⎠jadi, Jika (G,*) grup komutatif, maka ð â ð ð
= ð ð
ð ð
, âð â ð. â
11. Jika G grup dengan unsur identitas e, dan a2 = e, âð â ðº, buktikan G
komutatif! (Soal Quis I)
Bukti:
Misalkan (G,*) dan grup berlaku a2 = e
Akan dibuktikan a*b = b*a = e
Karena a2 = e ï a * a = e
ï a a a-1= ea-1 [kalikan kedua ruas dengan a-1]
ï a (a a-1)= ea-1 [assosiatif]
ï a e= a-1 [a a-1=e dan ea-1= a-1]
ï a= a-1 [ae=a]
Karena diperoleh a= a-1 akibatnya:
(a*b)(a*b) = e ï (a*b) = (a*b)-1
12. 12
Berdasarkan teorema yang menyatakan jika G grup dan a,b â G, berlaku
(ðð)â1
= ðâ1
. ðâ1
Sehingga:
ð â ð = ð â ð â1
ð â ð = ðâ1
. ðâ1
Karena ð â ð = ðâ1
â ðâ1
, maka ð â ð = ð â ð
⎠jadi, jika G grup dan a2 = e. â ð â ðº, maka G komutatif. â
12. Misalkan ðŽ ðŒ =
cos ðŒ âsin ðŒ
sin ðŒ cos ðŒ
; ðŒ â â Buktikan ðŽ ðŒ dengan operasi
perkalian matriks membentuk grup. Apakah komutatif? (Soal Quis I)
Bukti:
Akan dibuktikan (ðŽ ðŒ ,Ã) merupakan grup
(i) Tidak Kosong
ðŽ ðŒ â â sebab â ðŽ30° = cos 30°
âsin 30°
sin 30°
cos 30° ; 30 â â
(ii) Sifat tertutup
â ðŽ ðœ , ðŽ ðŸ â ðŽ ðŒ berlaku ðŽ ðœ ð¥ ðŽ ðŸ â ðŽ ðŒ
Ambil sebarang ðŽ ðœ, ðŽ ðŸ â ðŽ ðŒ
Perhatikan bahwa
ðŽ ðœ ð¥ ðŽ ðŸ =
cos ðœ â sin ðœ
sin ðœ cos ðœ
Ã
cos ðŸ â sin ðŸ
sin ðŸ cos ðŸ
=
cos ðœ cos ðŸ â sin ðœ sin ðŸ â cos ðœ sin ðŸ + sin ðœ cos ðŸ
sin ðœ cos ðŸ + cos ðœ sin ðŸ â sin ðœ sin ðŸ + cos ðœ cos ðŸ
=
cos(ðœ + ðŸ) â sin(ðœ + ðŸ)
sin(ðœ + ðŸ) cos(ðœ + ðŸ)
=
cos ð â sin ð
sin ð cos ð
â ðŽ ð ⊠(terpenuhi)
Catatan: (ð = ðœ + ðŸ, ð â â)
13. 13
(iii) Sifat asosiatif
âðŽ ðœ , ðŽ ðŸ , ðŽ ð â ðŽ ðŒ berlaku ðŽ ðœ â ðŽ ðŸ â ðŽ ð = (ðŽ ðœ â ðŽ ðŸ ) â ðŽ ð
Jelas terpenuhi, sebab matriks 2x2 memenuhi sifat assosiatif.
(iv) Unsur Identitas
âðŽ ðœ â ðŽ ðŒ âð â ðŽ ðŒ â ð â ðŽ ðœ = ðŽ ðœ â ð = ðŽ ðœ
Unsur identitas pada matriks yaitu
ð =
1 0
0 1
â ð =
cos 0 â sin 0
sin 0 cos 0
Akan dibuktikan: ðŽ ðœ â ð = ð â ðŽ ðœ = ðŽ ðœ
Perhatikan bahwa:
cos ðœ â sin ðœ
sin ðœ cos ðœ
cos 0 â sin 0
sin 0 cos 0
=
cos 0 â sin 0
sin 0 cos 0
cos ðœ â sin ðœ
sin ðœ cos ðœ
=
cos ðŒ â sin ðŒ
sin ðŒ cos ðŒ
cos(ðœ + 0) â sin(ðœ + 0)
sin(ðœ + 0) cos(ðœ + 0)
=
cos(ðœ + 0) â sin(ðœ + 0)
sin(ðœ + 0) cos(ðœ + 0)
=
cos ðœ â sin ðœ
sin ðœ cos ðœ
⊠(terpenuhi)
(v) unsur invers
âðŽ ðœ â ðŽ ðŒ âðŽ ðœ
â1
â ðŽ ðŒ â ðŽ ðœ à ðŽ ðœ
â1
= ðŽ ðœ
â1
à ðŽ ðœ = ð
ðŽ ðœ
â1
=
1
detâ¡(ðŽ ðœ )
ððð ðŽ ðœ
detâ¡(ðŽ ðœ ) = cos ðœ cos ðœ â â sin ðœ sin ðœ
= cos2
ðœ + sin2
ðœ
= 1
ðŽ ðœ
â1
=
1
1
cos ðœ â sin ðœ
sin ðœ cos ðœ
=
cos ðœ sin ðœ
â sin ðœ cos ðœ
â ðŽ ðœ
Akan dibuktikan ðŽ ðœ à ðŽ ðœ
â1
= ðŽ ðœ
â1
à ðŽ ðœ = ð
14. 14
Perhatikan bahwa:
cos ðŒ â sin ðŒ
sin ðŒ cos ðŒ
Ã
cos ðŒ sin ðŒ
âsin ðŒ cos ðŒ
=
cos ðŒ â sin ðŒ
sin ðŒ cos ðŒ
Ã
cos ðŒ â sin ðŒ
sin ðŒ cos ðŒ
=
cos 0 â sin 0
sin 0 cos 0
â cos2
ðŒ + sin2
ðŒ â sin ðŒ cos ðŒ + sin ðŒ cos ðŒ
sin ðŒ cos ðŒ â sin ðŒ cos ðŒ cos2
ðŒ + sin2
ðŒ
= cos2
ðŒ + sin2
ðŒ â sin ðŒ cos ðŒ + sin ðŒ cos ðŒ
sin ðŒ cos ðŒ â sin ðŒ cos ðŒ cos2
ðŒ + sin2
ðŒ
=
cos 0 â sin 0
sin 0 cos 0
â
1 0
0 1
=
1 0
0 1
=
cos 0 â sin 0
sin 0 cos 0
⊠(terpenuhi)
⎠jadi, ðŽ ðŒ merupakan grup.
Akan dibuktikan ðŽ ðŒ merupakan grup komutatif
âðŽ ðœ , ðŽ ðŸ â ðŽ ðŒ , berlaku ðŽ ðœ ð¥ ðŽ ðŸ = ðŽ ðŸ ð¥ ðŽ ðœ â ðŽ ðŒ
Perhatikan bahwa:
ðŽ ðœ ð¥ ðŽ ðŸ = ðŽ ðŸ ð¥ ðŽ ðœ
cos ðœ â sin ðœ
sin ðœ cos ðœ
Ã
cos ðŸ â sin ðŸ
sin ðŸ cos ðŸ
=
cos ðŸ â sin ðŸ
sin ðŸ cos ðŸ
Ã
cos ðœ â sin ðœ
sin ðœ cos ðœ
â
cos ðœ cos ðŸ â sin ðœ sin ðŸ â cos ðœ sin ðŸ â sin ðœ cos ðŸ)
sin ðœ cos ðŸ + cos ðœ sin ðŸ â sin ðœ sin ðŸ + cos ðœ cos ðŸ
=
cos ðŸ cos ðœ â sin ðŸ sin ðœ â sin ðŸ cos ðœ â sin ðŸ cos ðœ
sin ðŸ cos ðœ â cos ðŸ sin ðœ â sin ðŸ sin ðœ + cos ðŸ cos ðœ
â
cos(ðœ + ðŸ) â sin(ðœ + ðŸ)
sin(ðœ + ðŸ) cos(ðœ + ðŸ)
=
cos(ðŸ + ðœ) â sin(ðŸ + ðœ)
sin(ðŸ + ðœ) cos(ðŸ + ðœ)
â
cos(ðœ + ðŸ) â sin(ðœ + ðŸ)
sin(ðœ + ðŸ) cos(ðœ + ðŸ)
=
cos(ðœ + ðŸ) â sin(ðœ + ðŸ)
sin(ðœ + ðŸ) cos(ðœ + ðŸ)
[Sifat komutatif penjumlahan]
â
cos ð â sin ð
sin ð cos ð
=
cos ð â sin ð
sin ð cos ð
[ð = ðœ + ðŸ, ð â â] ⊠(terpenuhi)
⎠jadi, ðŽ ðŒ merupakan grup komutatif. â
29. 29
(v) Unsur Invers
âð¥ â ðº âð¥â1
â ðº â ð¥â1
â ð¥ = ð¥ â ð¥â1
= ð
Ambil sebarang ð¥, ðŠ, ðº
Pandang: ð¥ = ð, ð â ðº
ðŠ = ð, ð â ðº
Perhatikan bahwa:
ð¥ â ðŠ = ðŠ â ð¥ = ð
ð, ð â ð, ð = ð, ð â ð, ð = (0,0)
ð + ð, ð + ð = ð + ð, ð + ð = (0 ,0)
ð, ð = ð, ð = (âð, âð)
ð¥ = (âð, âð) â ðº ⊠(terpenuhi)
⎠jadi, ðº adalah Grup. â
21. Misalkan G = {-1, 1}. Tunjukan bahwa G adalah suatu grup abel terhadap
perkalian biasa (G, Ã).
Bukti:
Daftar Cayley G = {-1, 1} terhadap (G, Ã) sebagai berikut:
x 1 -1
1 1 -1
-1 -1 1
(i) Tidak Kosong
ðº â â sebab â 1 â ðº ⊠(terpenuhi)
(ii) Sifat tertutup
â ð¥, ðŠ â ðº berlaku ð¥ â ðŠ â ðº
Perhatikan tebel diatas G tertutup terhadap operasi perkalian biasa
sebab:
-1 Ã -1 = 1 â G -1 Ã 1 = -1 â G
1 Ã -1 = -1 â G 1 Ã 1 = 1 â G
30. 30
(iii) Sfat Assosiatif,
âð¥, ðŠ, ð§ â ðº berlaku ð¥ â ðŠ â ð§ = ð¥ â ðŠ â ð§
Ambil sebarang ð¥, ðŠ, ð§ â ðº
ð¥ â ðŠ â ð§ = ð¥ â (ðŠ à ð§)
= ð¥ à ðŠ à ð§
= (ð¥ à ðŠ) à ð§
= ð¥ à ðŠ â ð§
= ð¥ â ðŠ â ð§ ⊠(terpenuhi)
(iv) Unsur Identitas
âð¥ â ðº âð â ðº â ð â ð¥ = ð¥ â ð = ð¥
Ambil sebarang ð¥, ðŠ â ðº
Perhatikan bahwa:
ð¥ â ðŠ = ðŠ â ð¥ = ð¥
ð¥ à ðŠ = ðŠ à ð¥ = ð¥
ðŠ = ðŠ = 1
Sehingga ð = 1 â ðº [e=identitas] ⊠(terpenuhi)
(v) Unsur Invers
âð¥ â ðº âð¥â1
â ðº â ð¥â1
â ð¥ = ð¥ â ð¥â1
= ð
Perhatikan kembali tebel diatas (1) adalah invers di G sebab:
Ambil 1 â ðº Diketahui ð = 1 maka
1 Ã 1 = 1
Perhatikan kembali tebel diatas (-1) adalah invers di G sebab:
Ambil â1 â ðº Diketahui ð = 1 maka
â1 Ã (â1) = 1
⧠Sehingga 1, â1 â ðº masing-masing invers di G ⊠(terpenuhi)
⎠jadi, G = {-1, 1} merupakan grup terhadap (G, Ã). â
***
31. 31
GRUP SIKLIK
âð â ðº, ð ð â ~
âð â ðº, ð â ð, ð ð = ~
â ð â ð, â ð ð â ~
Tingkat & Orde
Defenisi Pangkat: Misalkan G grup dan ð â ðº, didefenisikan ð1
=
ð; ð ð+1
= an
= a . â
Order dari anggota grup: misalkan ðº grup, ð â ðº dan ð unsur identitas di
ðº. jika ð = {ð â ð; ð ð
= ð} â â , maka tingkat (order) dari a adalah
minimum {nâ ð; an
= ð}. â
Notasi ð ð = ð; ð ð = 1. â
Catatan:
1. Order dari ð â ðº adalah bilangan bulat positif terkecil m sehingga
ð ð
= ð, e adalah identitas di G
2. Jika m bilangan bulat positif sehingga ð ð
= ð dinotasikan ð ð = ð
3. Jika tidak terdapat m bilangan bulat positif terkecil sedemikian
sehingga ð ð
= ð, maka ð ð = 0 ðð¡ðð¢ 0 ð = ~
4. Untuk G grup sebarang dan e identitas di G, mempunyai order satu
ð ð = 1.
Suatu grup G disebut:
ï¶ Periodik (berkala)
ï¶ Aperiodik
ï¶ Campuran
â ð â ðº, ð ð = ~ dan
32. 32
1. Misalkan ðº = {1, â1, ð, âð} dengan ð menyatakan imaginer, tunjukkan bahwa
(ðº, ð¥) merupakan periodik, ð2
= â1.
Bukti:
ðº = {1, â1, ð, âð} dengan identitas ð = 1
1 ð
= 1 â¹ 11
= 1 â¹ ð 1 = 1
(â1) ð
= 1 â¹ (â1)2
= 1 â¹ ð â1 = 2
ð ð
= 1 â¹ ð4
= 1 â¹ ð ð = 4
(âð) ð
= 1 â¹ (âð)4
= 1 â¹ ð âð = 4
⎠Jadi, ð ð â ~ sehingga merupakan grup periodik . â
2. (Q{0}, Ã) adalah grup dengan identitas 1, tunjukkan (Q{0}, Ã) merupakan
grup campuran!
Bukti:
Diketahui unsur identitas dari (Q{0}, Ã) adalah ð = 1
Grup Siklik
Defenisi Siklik: Misalkan G adalah grup, dan †= {x | x bilangan bulat}. G
disebut grup siklik jika ada g â G sedemikian sehingga G = {gn | n â â€}.
Elemen g pada G disebut generator dari grup siklik tersebut. â
Defenisi Grup Siklik Terhadap Perkalian: Grup (G, .) disebut siklik, â ð â ðº
â G ={an | n â †}. Elemen a disebut generator dari grup siklik tersebut. â
Defenisi Grup Siklik Terhadap Penjumlahan: Grup (G, +) disebut siklik,
â ð â ðº â G ={na | n â †}. Elemen a disebut generator dari grup siklik
tersebut. â
Dalam hal ð â ðº yang membentuk grup siklik G, a disebut generator/
monogenic dari G dan ditulis ð . â
33. 33
Untuk menunjukkan (Q{0}, Ã) merupakan grup campuran maka perlu
ditunjukkan dua syarat dipenuhi yaitu sebagai berikut:
a. â ð â ðº, ð ð = ~ dan
Ambil 2 â (Q{0}, Ã) â¹ 2 ð
= 1 â¹ 20
= 1 â¹ ð 2 = ~
b. â ð â ð, â ð ð â ~
Ambil â1 â (Q{0}, Ã) â¹ (â1) ð
= 1 â¹ (â1)2
= 1 â¹ ð â1 = 2
⎠Jadi, (Q{0}, Ã) merupakan grup campuran . â
3. Misalkan Q+ adalah bilangan rasional positif tunjukkan grup (Q+,Ã)
merupakan grup aperiodik.
Bukti:
Misalkan grup (Q+,Ã), unsur identitasnya adalah 1
âð â ð+
dengan ð â 1
â®
(2) ð
= 1 â¹ 20
= 1 â¹ ð 2 = ~
â®
(ð) ð
= 1 â¹ ð0
= 1 â¹ ð ð = ~
⎠Jadi, (Q+,Ã) merupakan grup aperiodik . â
4. Misalkan M(â) =
ð ð
ð ð
, ð, ð, ð, ð â â , pandang M2 â = {x; x â
M â , x â 0 membentuk grup dengan (M2 â ,Ã). Tunjukkan (M2 â ,Ã)
adalah grup campuran!
Bukti:
Unsur identitas dari (M2 â ,Ã) =
1 0
0 1
Ambil sebarang A2 â â M2 â
Pandang (A2 â ,Ã) =
â1 0
0 â1
Perhatikan bahwa:
34. 34
(A2 â ) ð
=
1 0
0 1
â¹ (A2 â )2
=
â1 0
0 â1
â1 0
0 â1
=
1 0
0 1
â¹ ð A2 â = 2
Ambil sebarang B2 â â M2 â
Pandang (B2 â ,Ã) =
2 0
0 2
Perhatikan bahwa:
(B2 â ) ð
=
1 0
0 1
â¹ â(B2 â ) ð
=
1 0
0 1
â¹ ð B2 â = ~
⎠Jadi, (M2 â , Ã) merupakan grup campuran . â
5. Misalkan G himpunan bilangan bulat modulo empat yaitu G = {0, 1, 2, 3},
pandang grup (G, +4), tunjukkan G merupakan grup siklik!
Bukti:
Misalkan (G, +4) adalah grup
Akan ditunjukkan G membentuk grup siklik
Perhatikan bahwa:
a. 0 = {ð 0 ; ð â â€},
0 â ðº
0 = {0}
b. 1 = {ð 1 ; ð â â€},
1 â ðº
1+41 = 0.4 + 2 = 2 atau 2 ððð 4 = 2 â ðº
1+41+41 = 0.4 + 3 = 3 atau 3 ððð 4 = 3 â ðº
1+41+41+41 = 1.4 + 0 = 0 atau 4 ððð 4 = 0 â ðº
1 = {0, 1, 2, 3}
c. 2 = {ð 2 ; ð â â€},
2 â ðº
2+42 = 1.4 + 0 = 0 atau 4 ððð 4 = 0 â ðº
2 = {0, 2}
35. 35
d. 3 = {ð 3 ; ð â â€},
3 â ðº
3+43 = 1.4 + 2 = 2 atau 6 ððð 4 = 2 â ðº
3+43+43 = 2.4 + 1 = 1 atau 9 ððð 4 = 3 â ðº
3+43+43+43 = 3.4 + 0 = 0 atau 12 ððð 4 = 0 â ðº
3 = {0, 1, 2, 3}
⎠Jadi, G merupakan grup siklik dengan generator 1 = 3 = {0, 1, 2, 3} . â
6. Diketahui matriks ð =
1 0
0 1
,
â1 0
0 â1
,
0 1
â1 0
,
0 â1
1 0
, (ð,Ã)
adalah sebuah grup, apakah M merupakan grup siklik?
Bukti:
Diketahui (ð,Ã) adalah sebuah grup
Misalkan
ðŽ =
1 0
0 1
, ðµ =
â1 0
0 â1
, ð¶ =
0 1
â1 0
ððð ð· =
0 â1
1 0
Perhatikan tabel dibawah ini:
à A B C D
A A B C D
B B A D C
C C D B A
D D C A B
Dari tabel diperoleh bahwa identitas di M yaitu A
Akan ditunjukkan G membentuk grup siklik, Perhatikan bahwa:
a. ðŽ = { ðŽ ð
; ð â â€}
ðŽ â ð
ðŽ = {A}
b. ðµ = { ðµ ð
; ð â â€}
ðµ â ð
36. 36
ðµ2
= ðŽ â ð [Perhatikan tabel]
ðµ = {A, B}
c. ð¶ = { ð¶ ð
; ð â â€}
ð¶ â ð
ð¶2
= ðµ â ð [Perhatikan tabel]
ð¶3
= (ð¶2
) ð¶ = ðµð¶ = ð· â ð [Perhatikan tabel]
ð¶4
= (ð¶3
) ð¶ = ð·ð¶ = ðŽ â ð [Telah diperoleh ð¶3
= ð·, perhatikan
tabel]
ð¶ = {A, B, C, D}
d. ð· = { ð· ð
; ð â â€}
ð· â ð
ð·2
= ðµ â ð [Perhatikan tabel]
ð·3
= (ð·2
) ð· = ðµð· = ð¶ â ð [Perhatikan tabel]
ð·4
= (ð·3
) ð· = ð¶ð· = ðŽ â ð [Telah diperoleh ð¶3
= ð·, perhatikan
tabel]
ð· = {A, B, C, D}
⎠Jadi, jadi M merupakan grup siklik dengan generator ð¶ = ð· =
{A, B, C, D} . â
7. Misalkan G himpunan bilangan bulat modulo empat yaitu G =
{0, 1, 2, 3, 4, 5}, pandang grup (G, +6), tunjukkan G merupakan grup siklik!
Bukti:
Misalkan (G, +6) adalah grup
Akan ditunjukkan G membentuk grup siklik
Perhatikan bahwa:
a. 0 = {ð 0 ; ð â â€},
0 â ðº
0 = {0}
38. 38
5+65+65+65+65+65 = 5.6 + 0 = 0 atau 30 ððð 6 = 0 â ðº
5+65+65+65+65+65+65 = 5.6 + 5 = 5 atau 35 ððð 6 = 5 â ðº
5 = {0, 1, 2, 3, 4, 5}
⎠Jadi, G merupakan grup siklik dengan generator 1 = 5 = {0, 1, 2, 3} . â
8. ðº = â1,1 , (ðº,Ã) adalah grup, tunjukkan G membentuk grup siklik!
Bukti:
a. 1 = { 1 ð
; ð â â€}
= { ⊠, 1 â2
, 1 â1
, 1 0
, 1 1
, ⊠}
= {1}
b. â1 = { â1 ð
; ð â â€}
= { ⊠, â1 â2
, â1 â1
, â1 0
, â1 1
, ⊠}
= {1, â1}
⎠Jadi, G merupakan grup siklik dengan generator â1 = {â1,1} . â
9. Misalkan bilangan bulat membentuk grup dibawah operasi penjumlahan.
Buktikan bilangan bulat dengan operasi jumlah membentuk grup siklik!
Bukti:
Misalkan (â€, +) adalah grup
Akan ditunjukkan (â€, +) membentuk grup siklik. Perhatikan bahwa:
a. 1 = {ð(1); ð â â€}
= { ⊠, â2 1 , â1 1 , 0 1 , 1 1 , 2(1), ⊠}
= { ⊠, â2, â1, 0, 1, 2 ⊠}
b. â1 = {ð(â1); ð â â€}
= { ⊠, â2 â1 , â1 â1 , 0 â1 , 1 â1 , 2(â1), ⊠}
= { ⊠, â2, â1, 0, 1, 2 ⊠}
⎠Jadi, (â€, +) merupakan grup siklik dengan generator 1 = â1 = †. â
39. 39
10. Misalkan ðº = {1, â1, ð, âð} i bilangan imaginer, tunjukkan (G, x) membentuk
grup. Apakah G juga siklik
Bukti:
Misalkan (G, x) adalah grup
Akan ditunjukkan (G, x) membentuk grup siklik. Perhatikan bahwa:
a. 1 = {(1) ð
; ð â â€}
= { ⊠, (1)â1
, (1)0
, (1)1
, ⊠}
= {1}
b. â1 = {(â1) ð
; ð â â€}
= { ⊠, (â1)â1
, (â1)0
, (â1)1
, ⊠}
= {â1, 1}
c. ð = {(ð) ð
; ð â â€}
= { ⊠, (ð)0
, (ð)1
, (ð)2
, (ð)3
⊠}
= {1, ð, â1, âð}
Catatan: ð2
= â1
ð3
= ð2
ð = â1 ð = âð
d. âð = {(âð) ð
; ð â â€}
= { ⊠, (âð)0
, (âð)1
, (âð)2
, (âð)3
, ⊠}
= {1, âð, â1, ð}
Catatan: ð2
= â1
(âð)3
= âð 2
âð = { â1 ð}2
= { â1 â1 }ð = ð
⎠Jadi, (ðº,Ã) merupakan grup siklik dengan generator ð = âð =
{1, â1, ð, âð} . â
11. Misalkan ðº =< 1 > grup siklik dan ð¡ ð = ð. Buktikan bahwa ð ð
generator
dari G untuk 1 †ð †ð, jika dan hanya jika m dan n relatif prima?
Bukti:
Misalkan ðº =< 1 > grup siklik dan ð¡ ð = ð
40. 40
Digunakan teorema ð, ð = 1 ⺠âð¥, ðŠ â †â ðð¥ + ððŠ = 1
â¹) bukti dari arah kiri ke kanan
ð ð
generator dari G untuk 1 †ð †ð, â¹m dan n relatif prima
Karena ð generator dari G dan dan ð ð = ð maka ð ð
= ð,
Diketahui ð ð
generator dari G dan ð â ðº maka
ð ð ð¥
= ð â¹ ð ðð¥
= ð [teorema ð ð ð
= ð ðð
]
â¹ ð ðð¥
ðâ1
= ððâ1
[masing-masing dikali ðâ1
]
â¹ ð ðð¥ â1
= ð0
[ððâ1
= ð0
]
â¹ ð ðð¥ â1
= ð [ð0
= ð]
â¹ ð ðð¥ â1
= ð ð
[ð ð
= ð]
Karena ðð¥ â 1 kelipatan dari n yaitu order dari ð misalkan ððŠ
sedemikian sehingga ðð¥ â 1 = ððŠ â¹ ðð¥ + ððŠ = 1 (terbukti relatif
prima)
âž) bukti dari arah kanan ke kiri
ð dan ð relatif prima â¹ ð ð
generator dari G untuk 1 †ð †ð
Diketahui m dan n relatif prima maka dari teorema diperoleh
ð, ð = 1 â¹ âð¥, ðŠ â †â ðð¥ + ððŠ = 1 sehingga:
ð ð ð¥
= ð ðð¥
= ð ððŠ â1
= ððâððŠ
= ð(ð ð
)âðŠ
= ð(ð)âðŠ
= ð
Artinya a dapat dinyatakan sebagai perpangkatan bulat dari ð ð
dan
karena a sebagai generator dari G, maka setiap elemen G dapat
dinyatakan sebagai perpangkatan bulat dari ð ð
akibatnya ðº = ð ð
⎠Jadi, ð ð
generator dari G untuk 1 †ð †ð, jika dan hanya jika m dan n
relatif prima . â
41. 41
12. Buktikan bahwa jika G grup siklik terhingga dengan generator a maka
ð ðº = ð¡ ð (ð ðº = orde grup G, yaitu banyaknya anggota yang berada di
G.
Bukti:
Misalkan G grup hingga dan ð ðº = ð
ð â ðº dan ð¡ ð = ð yaitu ð ð
= ð
Dibentuk ðŽ = {ð, ð2
, ⊠, ð ð
= ð}
Jelas elemen di A tidak ada yang sama, sebab jika ada yang sama sebut
ð ð
= ð ð
dengan 0 < ð < ð < ð â¹ ð ðâð
= ð dengan 0 < ð â ð < ð hal ini
tidak mungkin terjadi sebab ð¡ ð = ð; ð â â€+
ð¡ððððððð â ð ð
= ð â¹ ð¡ ð =
ð
⎠jadi, G grup siklik terhingga dengan generator a maka ð ðº = ð¡ ð . â
13. Buktikan bahwa jika G grup terhingga berorde n dan ada ðððº dengan t(a) =
n, maka G siklik.
Bukti:
Misalkan G grup terhingga dan ð ðº = ð
ðððº dengan t(a) = n yaitu ð ð
= ð,
Misalkan dibentuk subgrup dari G yaitu ðŽ = {ð, ð2
, ð3
, ⊠ð ð
= ð}.
Elemen dari A tidak ada yang sama sebab jika ada yang sama, Misalnya
ð ð¡
= ð ð
dengan 0 < ð < ð¡ < ð maka
ð ð¡âð
= ð dengan 0 < ð¡ â ð < ð. Hal ini tidak mungkin,
sebab ð¡ ð = ð; ð â â€+
ð¡ððððððð â ð ð
= ð â¹ ð¡ ð = ð
karena A sub grup dari G dan ð ðº = ð, maka G = A. A adalah suatu grup
siklik dengan generator a, maka demikian pula G.
⎠jadi, G grup terhingga berorde n dan ada ðððº dengan t(a) = n, maka G
siklik. â
42. 42
14. Berapa banyakkah generator yang terdapat pada grup siklik berorde 10?
Bukti:
Untuk mencari banyaknya generator maka dapat digunakan teorema pada
soal no.11, Karena grup siklik mempunyai orde 10 dan bilangan bulat positif
mempunyai orde 10 dan bilangan bulat positif yang kurang dari 10 dan
saling prima dengan 10 adalah 1, 3, 7, 9, maka generator-generator dari
grup Siklik yang berorde 10 adalah ð1
, ð3
, ð7
, ð9
⎠banyaknya generator adalah 4. â
15. Buktikan Jika a suatu anggota grup G dengan o(a) = n dan e unsur identitas di G:
ð ð
= ð ï ð kelipatan dari n.
Bukti:
Misal ð â ðº, G grup, ð identitas di G dan ð ð = ð
â¹) bukti dari arah kiri ke kanan
Akan ditunjukkan
ð ð
= ð â¹ ð kelipatan dari n
perhatikan bahwa:
ð ð = ð dan ð â â€+
â ð ð
= ð akibatnya ð ⥠ð
Kasus I: ð = ð â¹ ððððð ð ⣠ð
Kasus II: ð > ð
Berdasarkan algoritma pembagian âð, ð â â€+
â ð = ðð + ð; 0 †ð < ð
Perhatikan bahwa:
ð ð
= ð ðð +ð
[ ð = ðð + ð]
= ð ðð
ð ð
[teorema ð ð+ð
= ð ð
ð ð
]
= (ð ð
) ð
ð ð
[teorema ð ðð
= (ð ð
) ð
]
= (ð) ð
ð ð
[ð ð
= ð]
= ð ð ð
[(ð) ð
= ð]
= ð ð
[ ð ð ð
= ð ð
]
43. 43
Diperoleh ð ð
= ð ð
= ð padahal 0 †ð < ð dan ð ð = ð maka haruslah
ð = 0 sedemikian sehingga diperoleh ð = ðð. Jadi, ð ⣠ð
âž) bukti dari arah kanan ke kiri
ð kelipatan dari ð â¹ ð ð
= ð
ð, ð â â€+
⧠ð ⣠ð â¹ âð â â€+
â ð = ðð
ð ð
= ð ðð
[ð = ðð]
= (ð ð
) ð
[teorema ð ðð
= (ð ð
) ð
]
= (ð) ð
[ð ð
= ð]
= ð [(ð) ð
= ð]
⎠ð ð
= ð ï ð kelipatan dari n. â
16. Jika G grup siklik maka G abelian.
Bukti:
Misalkan G grup siklik.
Karena G siklik maka ðº =< ð > untuk suatu ð â ðº.
Misalkan ðº = ð ð
k â â€
Akan ditunjukkan bahwa ð¥ðŠ = ðŠð¥ untuk setiap ð¥, ðŠ â ðº.
Ambil sebarang ð â ðº.
Karena x, y dalam G maka
ð¥ = ð ð
dan ðŠ = ð ð
; Untuk suatu ð, ð â â€, sehingga
ð ð
ð ð
= ð ð+ð
dan
ðŠð¥ = ð ð
ð ð
[ð¥ = ð ð
dan ðŠ = ð ð
]
= ð ð+ð
[ð ð
ð ð
= ð ð+ð
]
= ð ð+ð
[sifat komutatif †dibawah operasi penjumlahan]
= ð ð
ð ð
[ð ð+ð
= ð ð
ð ð
]
= ð¥ðŠ [ð¥ = ð ð
dan ðŠ = ð ð
]
⎠Terbukti G grup abelian. â
***
44. 44
KOMPLEKS & SUBGRUP
17. Jika ð, ð ððð ð kompleks dari grup G maka ðð ð = ð(ðð)
Bukti :
Untuk membuktikan ðð ð = ð ðð harus dibuktikan ðð ð â ð ðð &
ðð ð â ð ðð
â¹) Akan dibuktikan ðð ð â ð ðð
Ambil ð â XY Z , berarti ð = ð¥ðŠ ð§ dengan ð¥ â X, ðŠ â Y, ð§ â
Z dan ð¥, ðŠ, ð§ â G.
karena ð, ð ððð ð kompleks dari grup G, sehingga dipenuhi sifat
asosiatif yaitu : ð = ð¥ðŠ ð§ = ð¥ ðŠð§ â ð ðð .
Diperoleh âð â ðð ð â ð â ð ðð
Jadi ðð ð â ð(ðð) ⊠(i)
Pendahuluan
â â ð» â ðº, ðº grup â¹ H Kompleks dari ðº . â
Misalkan M dan N kompleks dari grup (G,*) maka hasil kali kompleks MN
adalah himpunan m*n dengan ð â ð dan ð â ð. Secara matematis
dinotasikan : ðð = {ð â ð ⣠ð â ð dan ð â ð}. â
Jika M kompleks dari grup G maka ðâ1
= {ðâ1
⣠ð â ð}. â
â â ð» â ðº, ðº grup, H subgrup dari G, apabila H membentuk gerup
dibawah operasi yang sama di dalam G. â
Grup yang memiliki elemen lebih dari satu dijamin memiliki minimal dua
subgrup yaitu G sendiri dan {e}, e adalah unsur identitas di G.
⧠G dan {e} disebut subgrup trivial atau subgrup improper.
⧠Jika ada H subgrup dari G dan H â G dan H â {e} maka H disebut
subgrup proper. â
Subgrup biasa disimbolkan dengan " †". â
45. 45
â) Akan dibuktikan ðð ð â ð(ðð) â ð(ðð) â ðð ð
Ambil ð â X(YZ), berarti ð¡ = ð¥ ðŠð§ dengan ð¥ â X, ðŠ â Y, ð§ â
Z dan ð¥, ðŠ, ð§ â G.
karena ð, ð ððð ð kompleks dari grup G, sehingga dipenuhi sifat
asosiatif yaitu : ð = ð¥ ðŠð§ = ð¥ðŠ ð§ â (ðð)ð.
Diperoleh âð¡ â ð ðð â ð¡ â (ðð)ð
Jadi ð(ðð) â ðð ð ⊠(ii)
⎠Dari i dan ii dapat disimpulkan bahwa ðð ð = ð(ðð) . â
2. Misalkan â â ð» â ðº, ðº grup dan ð â ðº [e=identitas]. himpunan H
merupakan subgrup dari G jika dan hanya jika memenuhi sifat :
a. ð, ð â ð» â ðð â ð»
b. ð â ð» â ðâ1
â ð»
Bukti :
â¹) bukti dari kiri ke kanan
a. ð» grup (sebab ð» subgrup dari G) maka ð» mmnuhi sifat tertutup di
bawah operasi dalam G.
b. Ambil sebarang ð â ð»
Karena ð» grup maka ð mempunyai invers ðâ²
dalam ð»,
Berdasarkan sifat ketunggalan dari suatu invers maka ðâ²
= ðâ1
yaitu invers dari ð dalam G.
â) bukti dari kanan ke kiri
Akan dibuktikan bahwa jika H memenuhi sifat:
a. â â ð» â ðº
b. âð, ð â ð» â ðð â ð»
c. âð â ð» â ðâ1
â ð», maka H merupakan grup
46. 46
Syarat a sampai c merupakan tiga syarat supaya suatu himpunan
merupakan grup. Syarat lain yang harus dipenuhi adalah
(i) Hukum assosiatif
Karena (ab) c = a (bc) untuk semua anggota dalam G maka tentu
saja juga berlaku untuk semua anggota dalam S â G.
(ii) Unsur Identitas
Diketahui ð â ð» ⧠ðâ1
â ð» â ððâ1
= ð â ð» [e=identitas]
⎠jadi, dapat disimpulkan ð» †ðº. â
3. Misalkan H kompleks tidak kosong dari grup G. H merupakan subgrup dari G
jika dan hanya jika untuk setiap ð â ð», ð â ð» menyebabkan ððâ1
â ð».
Bukti:
Misalkan â â ð» â ðº, ðº grup
â¹) bukti dari kiri ke kanan
Diketahui ð» subgrup dari G sehingga ð» juga merupakan grup terhadap
operasi yang berlaku di G
Akan ditunjukkan âð, ð â ð»,berlaku ððâ1
â ð», perhatikan:
Ambil sebarang ð, ð â ð», karena ð» grup maka terdapat ðâ1
â ð»
sehingga ð, ðâ1
â ð» dan ð» memenuhi sifat tertutup maka ððâ1
â ð»
â) bukti dari kanan ke kiri
ð, ð â ð» berlaku ððâ1
â ð» Akan ditunjukkan H subgrup yakni H
merupakan grup, perhatikan bahwa :
Ambil sebarang ð â ð» maka ððâ1
â ð» (diketahui)
ððâ1
= ð maka ð â ð» [e=identitas] ⊠(*1)
ð, ð â ð» maka ððâ1
= ðâ1
â ð» (diketahui) ⊠(*2)
Ambil sebarang ð, ð â ð», karena ð» grup maka terdapat ðâ1
â ð»,
jika ð ðâ1
â ð» maka ð (ðâ1
)â1
â ð»
47. 47
Karena ð (ðâ1
)â1
= ðð â ðð â ð», jadi dapat disimpulkan bahwa H
memenuhi sifat tertutup ... (*3)
Jelas bahwa H mempunyai sifat asosiatif karena H âG maka âð¥, ðŠ, ð§ â ð»
pasti ð¥, ðŠ, ð§ â ðº dan G adalah grup maka berlaku ð¥ ðŠð§ = ð¥ðŠ ð§ ⊠(*4)
ï¶ Dari (*1), (*2),(*3), dan (*4) terbukti H merupakan grup yang
berarti H subgrup dari G.
4. Tunjukkan bahwa ð{0 , ð¥) merupakan subgrup dari (R{0),x)
Bukti:
a) Akan ditunjukkan (R{0),x) membentuk grup.
Perhatikan bahwa:
(i) Tidak Kosong
R{0} â â sebab â 2 â R{0} ⊠(terpenuhi)
(ii) Sifat tertutup
â ð, ð, â R{0} berlaku ð â ð â R{0}
Ambil sebarang ð, ð â R{0} maka berlaku ð à ð â R{0}âŠ
(terpenuhi)
(iii) Sfat Assosiatif,
âð, ð, ð â R{0} berlaku ð â ð â ð = ð â ð â ð
Ambil sebarang ð, ð, ð â R{0}
Perhatikan bahwa:
ð â ð â ð = ð â ð Ã ð
= ð Ã (ð Ã ð)
= (ð Ã ð) Ã ð
= ð Ã ð â ð
= ð â ð â ð ⊠(terpenuhi)
(iv) Unsur Identitas
âð â R{0} âð â R{0} â ð â ð = ð â ð = ð
49. 49
5. Buktikan bahwa (ð ð , +) dengan ð ð = ðð ; ð â ð merupakan subgrup
dari grup (ð, +)!
Bukti:
Diketahui (ð, +) membentuk grup
Untuk membuktikan (ð ð , +) merupakan subgrup dari (ð, +) digunakan
teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
a. ð ð â â
Perhatikan bahwa:
ð ð â â sebab â (2ð ; 2 â ð) â ð ð ⊠(terpenuhi)
b. ð ð â ð
Ambil sebarang ð¥ â ð ð ⊠(i)
Pandang: ð¥ = ð1 ð; ð1 â ð, ð â ð
Perhatikan bahwa:
ð¥ = ð1 ð; ð1 â ð, ð â ð
ð¥ = ð1 ð â ð (memenuhi sifat tertutup sebab diketahui ð membentuk
grup) ⊠(ii)
Dari (i) dan (ii), sehingga disimpulkan bahwa ð ð â ð ⊠(terpenuhi)
c. âð¥, ðŠ â ð ð â¹ ð¥ðŠâ1
â ð ð
Ambil sebarang ð¥, ðŠ â ð ð
Pandang:
ð¥ = ð1 ð; ð1 â ð
ðŠ = ð2 ð; ð2 â ð
perhatikan bahwa:
ð¥ðŠâ1
= (ð1 ð) + (âð2 ð)
= ð1 ð â ð2 ð [ð1, ð2 â ð]
= (ð1 â ð2)ð â ð ð ⊠(terpenuhi)
⎠jadi, ð ð †ð. â
50. 50
6. ð = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 merupakan grup, buktikan (M,+8) dengan
ð = 0, 2, 4, 6, 8 subgrup dari (P, +8)
Bukti:
Misalkan (P, +8) merupakan grup
Untuk membuktikan (M,+8) merupakan subgrup dari (P, +8) digunakan
teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup higga, H †G ⺠ð, ð â ð» â ðð â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
a. P grup hingga
ð = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 jelas merupakan grup hingga ⊠(terpenuhi)
b. ð â â
ð â â sebab â 2 â ð ⊠terpenuhi
c. ð â ð
ð â ð jelas sebab 0, 2, 4, 6, 8 â 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
d. âð, ð â ð â ðð â ð
Ambil sebarang ð, ð â ð akan ditunjukkan ðð â ð
Karena M adalah subset P yang hingga maka cukup dibuktikan M
tertutup terhadap operasi +8.
Perhatikan tabel dibawah ini:
+8 0 2 4 6
0 0 2 4 6
2 2 4 6 0
4 4 6 0 2
6 6 0 2 4
Dari tabel diatas terlihat bahwa operasi +8 tertutup dalam M âŠ
(terpenuhi)
⎠Jadi, (M, +8) †(P, +8). â
54. 54
Untuk membuktikan ð merupakan subgrup dari ð¹
digunakan teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
a. ð â â
Perhatikan bahwa:
ð â â sebab â(32
; 2 â ð) â ð ⊠(terpenuhi)
b. ð â ð¹
Ambil sebarang ð¥ â ð
Pandang ð¥ = 3 ð
; ð â ð
Perhatikan bahwa: ð¥ = (3 ð
; ð â ð) â ð¹
ð¥ â ð ⧠ð¥ = (3 ð
; ð â ð) â ð¹ â¹ ð â ð¹ ⊠(terpenuhi)
c. âð, ð â ð â¹ ððâ1
â ð
Ambil sebarang ð, ð â ð
Pandang: ð = (3 ð
; ð â ð) â ðº
ð = (3 ð
; ð â ð) â ðº
Akan dibuktikan bahwa ððâ1
â ð
Perhatikan bahwa:
ððâ1
= (3 ð
)
1
3 ð
= (3 ð
) 3âð
= 3 ðâð
[ð â ð ⧠ð â ð â¹ ð â ð â ð]
= (3 ðâð
) â ðº ⊠(terpenuhi)
⎠jadi, ð = {3 ð
; ð â ð} †(R, x) . â
10. Misalkan ðº = {1, â1, ð, âð} dengan operasi perkalian maka {ðº,Ã}
membentuk grup. Pandang ð» = {1, â1} apakah H subgrup dari G?
Bukti:
Misalkan ðº = {1, â1, ð, âð} dengan operasi perkalian, {ðº,Ã} merupakan grup
55. 55
Untuk membuktikan ð» merupakan subgrup dari G digunakan teorema
ââ â ð» â ðº, ðº grup higga, H †G ⺠ð, ð â ð» â ðð â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
a. G grup hingga
ðº = {1, â1, ð, âð} jelas merupakan grup hingga ⊠(terpenuhi)
b. ð» â â
ð» â â sebab â 1 â ð» ⊠terpenuhi
c. ð» â ðº
ð» â ðº jelas sebab {1, â1} â {1, â1, ð, âð}
d. âð, ð â ð â ðð â ð
Ambil sebarang ð, ð â ð akan ditunjukkan ðð â ð
Karena H adalah subset G yang hingga maka cukup dibuktikan H tertutup
terhadap operasi Ã.
Perhatikan tabel dibawah ini:
à 1 -1
1 1 -1
-1 -1 1
Dari tabel diatas terlihat bahwa operasi à tertutup dalam H âŠ
(terpenuhi)
⎠Jadi, (H, Ã) †(G, Ã). â
11. (ð, +) merupakan grup, pandang 2ð = {2ð§; ð§ â ð} maka 2ð merupakan
subgrup dari Z!
Bukti:
Misalkan (ð, +) merupakan grup
Untuk membuktikan 2ð merupakan subgrup dari Z
digunakan teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
56. 56
a. 2ð â â
Perhatikan bahwa:
2ð â â sebab â(2 1 = 2; 1 â ð) â ð ⊠(terpenuhi)
b. 2ð â ð
Ambil sebarang ð¥ â 2ð
Pandang ð¥ = 2ð§; ð§ â ð
Perhatikan bahwa: ð¥ = (2ð§; ð§ â ð) â ð sebab ð§ â ð, 2 â ð ⧠ð memenuhi
sifat tertutup karena ð membentuk grup.
ð¥ â 2ð ⧠ð¥ = ð¥ = (2ð§; ð§ â ð) â ð â¹ 2ð â ð ⊠(terpenuhi)
c. âð, ð â 2ð â¹ ððâ1
â 2ð
Ambil sebarang ð, ð â 2ð
Pandang: ð = (2ð§1; ð§1 â ð) â 2ð
ð = (2ð§2; ð§2 â ð) â 2ð
Akan dibuktikan bahwa ððâ1
â 2ð
Perhatikan bahwa:
ððâ1
= 2ð§1 + â2ð§2
= 2ð§1 â 2ð§2
= 2(ð§1 â ð§2) [ð§1 â ð ⧠ð§2 â ð â¹ ð§1 â ð§2 â ð]
= 2(ð§1 â ð§2) â 2ð ⊠(terpenuhi)
⎠jadi, 2ð †ð. â
12. Misalkan H, K kompleks sebarang dari grup G, Apakah HK = KH?
(jika âyaâ tunjukkan, jika âtidakâ berikan contoh penyangkal)
Bukti:
ð»ðŸ â ðŸð»
Contoh penyangkal
Misalkan M adalah himpunan matriks real 2x2 dan (M,*) membentuk grup
59. 59
ambil sebarang ð¥ â ð»ð»â1
⊠(i)
ð¥ â ð»ð»â1
maka ð¥ = ððâ1
; untuk suatu ð, ð â ð»
Karena H subgrup G dan ð, ð â ð» maka ððâ1
â ð» akibatnya ð¥ â ð» ⊠(ii)
dari (i) dan (ii) disimpulkan ð»ð»â1
â ð» âŠ(iii)
ambil sebarang ð â ð» âŠ(iv)
karena H subgrup G, maka âð â ð» [e=identitas]
catatan: ð â ð» = ðâ1
â ð»â1
[e=identitas]
Sehingga dapat dituliskan ððâ1
= ð â ð»ð»â1
⊠(v)
Dari (iv) dan (v) disimpulkan ð» â ð»ð»â1
atau ð»ð»â1
â ð» ⊠(vi)
⎠dari (iii) dan (vi) disimpulkan bahwa ð»ð»â1
= ð»
âž) akan dibuktikan ð»ð»â1
= ð» â¹ H subgrup dari G
ambil sebarang ðŠ â ð»ð»â1
ðŠ â ð»ð»â1
â¹ ðŠ = ððâ1
; ð, ð â ð»
Diktahui ð»ð»â1
= ð» maka
ðŠ â ð» atau y= ððâ1
â ð»
⎠Karena ððâ1
â ð» dan diketahui ð» â ðº, ð» â â â¹ ð» †ðº.
⎠jadi, ð» â ðº, ð» â â , H †G ⺠ð»ð»â1
= ð». â
15. Misalkan G grup dan H, K masing-masing komplex dari G.
Buktikan: HK subgrup dari G jika dan hanya jika HK = KH
Bukti:
Misalkan ðº grup , â â ð» â ðº ððð â â ðŸ â ðº
â¹) akan dibuktikan HK †G â¹ HK = KH
Untuk membuktikan HK=KH maka perlu ditunjukkan ð»ðŸ â ðŸð» dan
ðŸð» â ð»ðŸ
(i) Ambil sebarang ð¥ â ð»ðŸ
Diketahui HK †G maka ð¥ memiliki unsur invers sehingga ð¥â1
â ð»ðŸ
62. 62
digunakan teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
a. ð»ð â â
diketahui G grup sehingga â ð â ðº dan diketahui H †G maka
ð»ð â â sebab â ð â ð»ð [e=identitas] ⊠(terpenuhi)
b. ð»ð ï G
ð»ð ï G jelas dipenuhi sebab ð»ð = ð»1, ð»2, ð»3, ⊠; ð = 1,2,3, .. adalah
himpunan sebarang keluarga subgrup dari G ⊠(terpenuhi)
c. âð¥, ðŠ â ð»ð â¹ ð¥ðŠâ1
â ð»ð
Ambil sebarang ð¥, ðŠ â ð»ð
ð¥ â ð»ð ; ð = 1,2,3, ..
ðŠ â ð»ð ; ð = 1,2,3, ..
Karena ð»ð ; ð = 1,2,3, .. adalah sebarang keluarga subgrup dari G maka
â ðŠâ1
â ð»ð ; ð = 1,2,3, .. [memiliki unsur invers]
Perhatikan bahwa ð¥ â ð»ð & ðŠâ1
â ð»ð ; ð = 1,2,3, .. maka
ð¥ðŠâ1
â ð»ð ; ð = 1,2,3, . .. [memenuhi sifat tertutup sebab ð»ð ; ð = 1,2,3, ..
adalah sebarang keluarga subgrup dari G] ⊠(terpenuhi)
⎠Hi †G ; ð = 1,2,3, . ... â
18. Jika H, K subgrup dari grup H, apakah ð» ⪠ðŸ juga subgrup dari G?
Bukti:
ð» ⪠ðŸ bukan subgrup dari G
contoh penyangkal
misalkan (ð, +) adalah grup dan (2Z, +) dan (3Z, +) adalah subgrup dari G
ð, + . akan dibuktikan 2Z atau 3Z subgrup Z
2ð = { ⊠â 2, 0, 2, ⊠}
3ð = { ⊠â 3, 0, 3, ⊠}
2ð ⪠3ð = ⊠, â3, â2, 0, 2, 3, 4, âŠ
63. 63
Perhatikan bahwa:
4 â 2ð ⪠3ð
3 â 2ð ⪠3ð
4 + 3 = 7 ï(2ð ⪠3ð)
Sehingga 7ï2ð ⪠3ð bukan subgrup Z sebab tidak memenuhi sifat tertutup.
⎠Jadi jika H, K subgrup dari grup G, maka ð» ⪠ðŸ bukan subgrup dari G. â
19. Misalkan G grup dan ð» = {ð â ðº, ð¥ð = ðð¥, âð¥ â ðº}
Buktikan bahwa H subgrup dari G.
Bukti:
Untuk membuktikan ð» †G
digunakan teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
a. ð» â â
ð» â 0 sebab G adalah grup maka âð â ðº, e unsur identitas dari G
â ðð = ðð = ð â ð».
b. ð» â ðº
ð â ðº, ð¥ â ðº dan ð¥ð â ðº, sedangkan ð¥ð = ðð¥ â ð», maka ð»ï ðº.
c. âð¥, ðŠ â ð» â¹ ð¥ðŠâ1
â ð»
Ambil sebarang ð¥, ðŠ â ð», maka ð¥ð = ðð¥ dan ðŠð = ððŠ, selanjutnya
perhatikan bahwa:
ð¥ðŠâ1
ð = ð¥ðŠâ1
ðð [e=identitas]
= ð¥ðŠâ1
ð ðŠðŠâ1
[e= ðŠðŠâ1
]
= ð¥ðŠâ1
ððŠ ðŠâ1
[sifat asosiatif]
= ð¥ðŠâ1
ðŠð ðŠâ1
[ðŠð = ððŠ]
= ð¥ ðŠðŠâ1
(ð ðŠâ1
) [sifat asosiatif]
= ð¥ðððŠâ1
[ðŠðŠâ1
= e]
= (ð¥ð)ððŠâ1
[sifat asosiatif]
64. 64
= ð¥ððŠâ1
[ð¥ð = ð¥]
= ð¥ð ðŠâ1
[sifat asosiatif]
= ðð¥ ðŠâ1
[ð¥ð = ðð¥]
= ð(ð¥ðŠâ1
) [sifat asosiatif]
Sehingga ð¥ðŠâ1
â ð»
⎠Jadi H adalah subgrup dari G. â
20. Jika G grup komutatif dengan unsur identitas e, dan ð» = {ð â ðº: ð2
= ð}.
Buktikan H subgrup dari G.
Bukti:
Untuk membuktikan ð» †G
digunakan teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
a. ð» â â
ð» â 0 sebab ð â ðº â ð2
= ð â ð» [e=identitas].
b. ð» â ðº
Karena ð â ðº dan berlaku ð2
= ð â ð» [e = identitas] maka ð» â ðº
c. âð, ð â ð» â¹ ððâ1
â ð»
Ambil sebarang ð, ð â ð»
Perhatikan bahwa:
ð â ð»; ð2
= ð â¹ ðð = ð
â¹ ðððâ1
= ððâ1
[kalikan kedua ruas ðâ1
]
â¹ ð(ððâ1
) = ðâ1
[sifat assosiatif, ððâ1
= ðâ1
]
â¹ ðð = ðâ1
[ððâ1
= ð]
â¹ ð = ðâ1
â ð» [ðð = ð]
ð â ð»; ð2
= ð â¹ ðð = ð
â¹ ðððâ1
= ððâ1
[kalikan kedua ruas ðâ1
]
â¹ ð(ððâ1
) = ðâ1
[sifat assosiatif, ððâ1
= ðâ1
]
71. 71
KOSET & SUBGRUP NORMAL
Pendahuluan
Misalkan G suatu grup dan H subgrup dari G. jika ð â ðº sebarang, maka
kompleks dari G yang dinyatakan oleh Ha dan aH yang didefenisikan
sebagai berikut:
ð»ð = ðð; ð â ð» [kosest kanan]
ðð» = {ðð; ð â ð»} [koset kiri]
Subgrup Normal
ï Bila G suatu grup dan N subgrup dari G dinamakan subgrup normal dari
G jika untuk setiap g ïï G dan n ïï N maka g n g-1
ïï N
atau ekivalen dengan pernyataan
N merupakan subgrup normal dari G jika g N g-1 = {gng-1
/ n ïï N} ïï N
untuk setiap gïG
ï Subgrup N merupakan subgrup normal dalam grup G, jika dan hanya jika
untuk setiap g ïï G maka g N g-1
= N
Perhatikan
g N g-1
= N tidak boleh diartikan g n g-1
= n, tetapi g n g-1
= n' untuk suatu
n' ïï N.
ï Dalam suatu grup G, N merupakan subgrup normal jika dan hanya jika
koset kanan dari N dalam G sama dengan koset kiri dari N dalam G.
ï Dalam suatu grup G, N merupakan subgrup normal jika dan hanya jika
perkalian dua koset kanan dari N dalam G, lagi merupakan koset
kanan dari N dalam G.
72. 72
1. Jika H subgrup dari G
Buktikan: aH=bH jika dan hanya jika ðâ1
ð â ð», âð, ð â ðº.
Bukti:
Misalkan G grup dan ð» †ðº
Akan dibuktikan ðð» = ðð» ï ðâ1
ð â ð», âð, ð â ðº
â¹) bukti dari kiri ke kanan
Akan ditunjukkan ðð» = ðð» ï ðâ1
ð â ð», âð, ð â ðº
Ambil sebarang ð, ð â ðº â ðð» = ðð»
Karena ð â ð»(ð unsur identitas) maka
ð ð â ðð» atau ð â ðð»
Karena ðð» = ðð»ï ð â ðð» [ð â ðð»]
ï ðâ1
ð â ðâ1
(ðð») [kalikan ðâ1
dari kiri]
ï ðâ1
ð â (ðâ1
ð)ð» [sifat assosiatif]
ï ðâ1
ð â ðð» [ðâ1
ð = ð]
ï ðâ1
ð â ð» [ðð» = ð»]
â¹) bukti dari kanan ke kiri
Akan ditunjukkan ðâ1
ð â ð» ï ðð» = ðð» , âð, ð â ðº
Misalkan ðâ1
ð â ð» akan ditunjukkan ðð» = ðð»
ðâ1
ð â ð» ï ðâ1
ðð» = ð» [Menurut teorema ðð» = ð»; ð â ð» ]
ï ððâ1
ðð» = ðð» [kalikan ð dari arah kiri]
ï (ððâ1
)ðð» = ðð» [sifat assosiatif]
ï(ðð)ð» = ðð» [ððâ1
= ð & sifat assosiatif]
ïðð» = ðð» [ðð = ð]
⎠Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa ðð» = ðð» ï ðâ1
ð â
ð», â ð, ð â ðº. â
2. Jika H subgrup dari G
Buktikan: Ha=Hb jika dan hanya jika ðâ1
ð â ð», âð, ð â ðº.
73. 73
Bukti:
Misalkan G grup dan ð» †ðº
Akan dibuktikan ð»ð = ð»ð ï ðâ1
ð â ð», âð, ð â ðº
â¹) bukti dari kiri ke kanan
Akan ditunjukkan ð»ð = ð»ð ï ðâ1
ð â ð», âð, ð â ðº
Ambil sebarang ð, ð â ðº â ð»ð = ð»ð
Karena ð â ð»(ð unsur identitas) maka
ð ð â ð»ð atau ð â ð»ð
Karena ð»ð = ð»ðï ð â ð»ð [ð â ð»ð]
ï ððâ1
â (ð»ð)ðâ1
[kalikan ðâ1
dari kanan]
ï ððâ1
â ð»(ððâ1
) [sifat assosiatif]
ï ððâ1
â ð»ð [ððâ1
= ð]
ï ððâ1
â ð» [ð»ð = ð»]
â¹) bukti dari kanan ke kiri
Akan ditunjukkan ððâ1
â ð» ï ð»ð = ð»ð , âð, ð â ðº
Misalkan ððâ1
â ð» akan ditunjukkan ð»ð = ð»ð
ððâ1
â ð» ï ð»ððâ1
= ð» [Menurut teorema ðð» = ð»; ð â ð» ]
ï ð»ððâ1
ð = ð»ð [kalikan ð dari arah kanan]
ï ð»ð(ðâ1
ð) = ð»ð [sifat assosiatif]
ïð»(ðð) = ð»ð [ðâ1
ð = ð & sifat assosiatif]
ïð»ð = ð»ð [ðð = ð]
⎠Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa ð»ð = ð»ð ï ððâ1
â
ð», â ð, ð â ðº. â
3. Buktikan, jika H subgrup dari G, maka G merupakan gabungan semua koset
kanan (kiri) dari H di G.
Bukti:
Misalkan G grup dan ð» †ðº
75. 75
5. Misalkan G grup, N dan H masing-masing subgrup dari G, dan normal di G.
buktikan:
a) ðð» = {ðð: ð â ð, ð â ð»} subgrup dari G
b) ð» subgrup normal dari ð
Bukti:
Misalkan G grup, ð» †ðº, ð ⎠ðº
a) Akan dibuktikan ðð» = {ðð: ð â ð, ð â ð»} †ðº
Untuk membuktikan ðð» = {ðð: ð â ð, ð â ð»} †ðº
digunakan teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â ð»".
Berdasarkan teorema di atas, akan ditunjukkan:
d. ðð» â â
Diketahui ð» †ðº â¹ âð1 â ð» [ð1=identitas]
ð1 â ð» ⧠ð» †ðº â¹ ð1 â ðº
Diketahui ð †ðº â¹ âð2 â ð [ð2=identitas]
ð2 â ð ⧠ð †ðº â¹ ð2 â ðº
ð1 â ðº dan ð2 â ðº sementara diketahui G grup berdasarkan sifat
ketunggalan unsur identitas pada grup akibatnya ð1 = ð2, misalkan
ð = ð1 = ð2 [e=identitas]
Sekarang perhatikan:
ðð» = {ð = ð1 ð2: ð1 â ð, ð2 â ð»} sehingga âð â ðð» akibatnya
ðð» â â
e. ðð» â ðº
Pada bagian (a) diperoleh ð â ðð»; ð â ð dan ð â ð»
Diketahui bahwa ð» †ðº, ð ⎠ðº maka jelas ð â ðº
Akibatnya pasti ðð» â ðº
f. Ambil sebarang ð¥, ðŠ â ðð»
Pandang ð¥ = ð1 ð1; ð1 â ð dan ð1 â ð»
ðŠ = ð2 ð2; ð2 â ð dan ð2 â ð»
77. 77
a. NH membentuk grup
Pada bagian (a) telah ditunjukkan bahwa ðð» †ðº sehingga jelas NH
membentuk grup.
b. H subgrup dari NH
Digunakan teorema ââ â ð» â ðº, ðº grup, H †G ⺠ð, ð â ð» â ððâ1
â
ð»".
Dari teorema diatas maka yang diambil sebagai hipotesis adalah H
subgrup dari NH. Untuk itu akan ditunjukkan:
(i) ð» â â
Diketahui H †G â¹â e â H [e=identitas] akibatnya ð» â â
(ii) ð» â ðð»
Diketahui N †G â¹â e â N [e=identitas]
Pandang ð» = ðð1 = ð1; ð1 â ð», ð â ð
sementara ð1 = ðð1 â Nð» akibatnya ð» â ðð»
(iii)âð, ð â ð» â¹ ððâ1
â ð»
Ambil sebarang ð, ð â ð»
Pandang ð = ð1; ð1 â ð»
ð = ð2; ð2 â ð»
Akan ditunjukkan ððâ1
â ð»
ððâ1
= ð1 ð2
â1
[ð1, ð2
â1
â ð» â¹ ð1 ð2
â1
â ð»]
= ð1 ð2
â1
[Misalkan ð1, ð2
â1
= ð3 â ð»]
= ð3 â ð»
Karena (i), (ii) & (iii) terpenuhi maka hipotesis dinyatakan benar
yakni H †ðð»
c. âð¥ â ðð» â¹ ð¥ð»ð¥â1
â ð»
Ambil sebarang ð¥ â ðð»
Pandang ð¥ = ðð; ð â ð, ð â ð»
Invers dari x adalah ð¥â1
= (ðð)â1
78. 78
= ðâ1
ðâ1
[dijamin sebab NH membentuk grup]
= ðâ1
ðâ1
[ðâ1
â ð», ðâ1
â ð]
Ambil sebarang ð1 â ð», akan dibuktikan ð¥ð»ð¥â1
â ð»
ð¥ð»ð¥â1
= ðð (ð1)(ðâ1
ðâ1
)
= ð(ðð1)(ðâ1
ðâ1
) [assosiatif]
= ð(ðð1)(ðâ1
ðâ1
) [ð, ð1 â ð» â¹ ðð1 â ð»]
= (ðð3)(ðâ1
ðâ1
) [misalkan ðð1 = ð3 â ð»]
= ð(ð3 ðâ1
)ðâ1
[assosiatif]
= ð(ð3 ðâ1
)ðâ1
[ð3, ðâ1
â ð» â¹ ð3 ðâ1
â ð»]
= ð(ð4)ðâ1
[misalkan ð3 ðâ1
= ð4 â ð»]
= ðð4(ð4
â1
ðâ1
ð4) [ð4 â ð», ðâ1
â ð & ð normal]
= ð(ð4 ð4
â1
)ðâ1
ð4 [assosiatif]
= (ðð)ðâ1
ð4 [ð4 ð4
â1
= ð; ð = ððððð¡ðð¡ðð ]
= (ððâ1
)ð4 [ðð = ð, assosiatif]
= ðð4 [ððâ1
= ð]
= ð4 â ð» [ðð4 = ð4; ð = ððððð¡ðð¡ðð ]
⎠Karena telah dibuktikan ðð» membentuk grup ð» â ðð» & â ð¥ â ðð» â¹
ð¥ð»ð¥â1
â ð», maka hipotesis dinyatakan benar yakni ð» ⎠ðð». â
***
REFERENSI
Defila, F. 2012. âDiktat Kuliah, Struktur Aljabar 1 (Teori Grup)â. Padang. STKIP
Sumater Barat (Tidak diterbitkan)
Herstein, I.N. 1975. Topics In Algebra, Second Edition. Inc New York. John Wiley &
Sons.
Isnarto. 2008. âBuku Ajar Pengantar Struktur Aljabar 1â. Semarang. Universitas
Negeri Semarang (Tidak diterbitkan)
Tahmir, S. 2004. Teori Grup. Makassar: Andira Publisher