SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 134
ANALISA VARIABEL KOMPLEKS




                  Oleh:

    Drs. Toto’ Bara Setiawan, M.Si.
     (Email : totobara@fkip.unej.ac.id)




                                          1
BAB I
      BILANGAN KOMPLEKS

Dengan memiliki sistem bilangan real ℝ saja kita
tidak dapat menyelesaikan persamaan x2 +1=0. Jadi
disamping bilangan real kita perlu bilangan jenis
baru. Bilangan jenis baru ini dinamakan bilangan
imajiner atau bilangan kompleks.




                                                    2
BILANGAN KOMPLEKS DAN OPERASINYA

Definisi 1
  Bilangan kompleks adalah bilangan yang berbentuk:
  a + bi atau a + ib, a dan b bilangan real dan i2 = –1.

Notasi
  Bilangan kompleks dinyatakan dengan huruf z,
  sedang huruf x dan y menyatakan bilangan real. Jika
  z = x + iy menyatakan sembarang bilangan kompleks,
  maka x dinamakan bagian real dan y bagian imajiner
  dari z. Bagian real dan bagian imaginer dari bilangan
  kompleks z biasanya dinyatakan dengan Re(z) dan
  Im(z).
                                                           3
OPERASI HITUNG PADA BILANGAN KOMPLEKS

DEFINISI 2
  Bilangan kompleks z1=x1+iy1 dan bilangan kompleks
  z2=x2+iy2 dikatakan sama, z1=z2, jika dan hanya jika
  x1=x2 dan y1=y2.


DEFINISI 3
  Untuk bilangan kompleks z1=x1+iy1 dan z2=x2+iy2
  jumlah dan hasilkali mereka berturut-turut
  didefinisikan sbb:
      z1+z2 = (x1+x2) + i(y1+y2)
      z1 • z2 = (x1x2 –y1y2) + i(x1y2+x2y1)
                                                         4
Himpunan semua bilangan kompleks diberi notasi ℂ
Jadi ℂ = { z | z = x + iy, x∈ℝ, y∈ℝ }.
Jika Im(z)=0 maka bilangan kompleks z menjadi
bilangan real x, sehingga bilangan real adalah keadaan
khusus dari bilangan kompleks, sehingga ℝ⊂ℂ . Jika
Re(z)=0 dan Im(z)≠0, maka z menjadi iy dan
dinamakan bilangan imajiner murni. Bilangan imajiner
murni dengan y=0, yakni bilanga i, dinamakan satuan
imajiner.




                                                         5
Sifat-sifat lapangan bilangan kompleks
   Himpunan semua bilangan kompleks bersama operasi
   penjumlahan dan perkalian (ℂ ,+,•) membentuk sebuah
   lapangan (field). Adapun sifat-sifat lapangan yang
   berlaku pada bilangan kompleks z1,z2 dan z3 adalah
   sebagai berikut:
   1. z1+z2∈ℂ dan z1•z2∈ℂ . (sifat tertutup)
   2. z1+z2= z2+z1 dan z1•z2= z2•z1 (sifat komutatif)
   3. (z1+z2)+z3= z1+(z2+z3) dan (z1•z2) •z3= z1•(z2•z3)
      (sifat assosiatif)
   4. z1•(z2+z3)=(z1•z2)+(z1•z3) (sifat distribtif)
   5. Ada 0=0+i0∈ℂ , sehingga z+0=z (0 elemen netral
      penjumlahan)


                                                      6
6. Ada 1=1+i0∈ℂ , sehingga z•1=z (1elemen netral
     perkalian
  7. Untuk setiap z=x+iy ℂ, ada –z=–x–iy)
     sehingga z+(–z)=0
  8. Untuk setiap z=x+iy ℂ, ada z-1=sehingga
     z•z-1=1.

Tugas: Buktikan sifat-sifat 1 – 8 menggunakan definsi
  yang telah diberikan.




                                                        7
Contoh soal:


1. Jika z1=x1+iy1 dan z2=x2+iy2,
  buktikan bahwa: z1 – z2= (x1 – x2)+i(y1 – y2)
2. Diketahui: z1=2+3i dan z2=5–i.
                                          z1
  tentukan z1 + z2, z1 – z2 , z1z2, dan
                                          z2




                                                  8
Kompleks Sekawan
  Jika z = x + iy bilangan kompleks, maka bilangan
  kompleks sekawan dari z ditulis z , didefinisikan
  sebagai = (x,–y) = x – iy.


  Contoh:
      sekawan dari 3 + 2i adalah 3 – 2i , dan sekawan
      dari 5i adalah –5i.

  Operasi aljabar bilangan kompleks sekawan di dalam
  himpunan bilangan kompleks memenuhi sifat-sifat
  berikut :

                                                        9
Teorema 1 :

a. Jika z bilangan kompleks, maka :
    1. z z
    2. z z 2 Re(z)
    3. z z 2 Im(z)
    4. z z    Re(z) 2   Im(z) 2




                                      10
b. Jika z1, z2 bilangan kompleks , maka :
    1.   z1 z2   z1 z2
    2.   z1 z2   z1 z2
    3. z1 z2 z1 z2
        z1   z1
    4.           , dengan z2≠0.
        z2  z2




                                            11
Interpretasi Geometris Bilangan Kompleks
   Karena z = x + iy dapat dinyatakan sebagai z= (x,y),
   merupakan pasangan terurut bilangan real, maka z
   dapat digambarkan secara geometri dalam koordinat
   Kartesius sebagai sebuah titik (x,y). Pemberian nama
   untuk sumbu x diubah menjadi sumbu Real dan
   sumbu y diubah menjadi sumbu Imajiner. Bidang
   kompleks tersebut di beri nama bidang Argand atau
   bidang z. Jika kita hubungkan titik asal (0,0) dengan
   titik (x,y), maka terbentuk vektor; sehingga bilangan
   kompleks z = x+iy = (x,y) dapat dipandang sebagai
   vektor z. Arti geometris dari penjumlahan dan
   pengurangan bilangan kompleks dapat dilihat pada
   gambar berikut.

                                                      12
Im


         z(x, y)
              Bidang Argan
     z



O                        Re




                              13
Im
               z1 z2

     z1




          z2
O                 Re




                       14
Im


          z2
                  z1

     O                 Re
          z1 z2
z2



                            15
Tugas :
  Diketahui z1 = 2 + 3i dan z2 = 5 – i. Gambarkan pada
  bidang kompleks (bidang argand), z1, z2, z1+ z2, z1- z2,
   z1, z2, z1 z2, z1 z2




                                                        16
Modulus (Nilai Mutlak) dari Bilangan Kompleks
Definisi 4 :
  Jika z = x+iy = (x,y) bilangan kompleks, maka
  modulus dari z, ditulis z = x+iy =      x2   y2
  Arti geometri dari modulus z adalah merupakan jarak
  dari titik O(0,0) ke z = (x,y). Akibatnya, jarak antara
  dua bilangan kompleks z1 =x1+iy1 dan z2 = x2+iy2
  adalah       (x1 x 2 )2 (y1 y 2 )2




                                                            17
Selanjutnya apabila z1 =x1+iy1 dan r real positif,
maka z – z1 = r merupakan lingkaran yang berpusat di
titik z1 dengan jari-jari r.
Bagaimanakah dengan z – z1 < r dan          z – z1 > r
Gambarkanlah pada bidang z.




                                                         18
Teorema 2 :
  A. Jika z bilangan kompleks, maka berlaku :
               2
      1.   z           Re(z) 2   Im(z) 2
      2.   z       z
               2
      3.   z       z z
      4.   z       Re(z)     Re(z)
      5.   z       Im(z)    Im(z)




                                                19
B. Jika z1, z2 bilangan kompleks, maka berlaku :
       1. z1 z2 z1 z2
           z1   z1
      2.
           z2   z2
      3.   z1 z2     z1   z2
      4.   z1 z2     z1   z2
      5.   z1 z2     z1   z2


Tugas : Buktikanlah teorema A di atas dengan
  memisalkan z = x+iy, kemudian berdasarkan hasil A,
  buktikan juga teorema B !


                                                     20
1. Bukti: z1 z2 z1 z2
   z1 z2 (x1 iy1) (x 2 iy2 )
           (x1x 2 y1y 2 ) i(x1y 2             x 2y1)
              (x1x 2     y1y 2 )2 (x1y 2        x 2y1)2
              x1 x 2
               2
                   2     y1 y 2 2x1x 2y1y 2
                          2
                              2                    x1 y 2
                                                    2
                                                        2   x 2y1
                                                              2
                                                                2
                                                                    2x1x 2y1y 2
                2
              (x1      y1 ) (x 2
                        2
                               2     y2 )
                                      2
                2       2
              (x1      y1 )   (x 2
                                 2     y2 )
                                        2
              z1 z2

      z1 z2     z1 z2




                                                                         21
2. Bukti:
   z1     x1 iy1 x 2 iy2
   z2 x2 iy2 x 2 iy2
        x1x 2     y1y 2            x 2y1 x1y 2
                               i
          x22     y2
                   2                  x2 y2
                                       2  2
                                   2                   2
          x1x 2        y1y 2             x 2y1 x1y 2
            x22        y2
                        2                   x2 y2
                                             2  2

         x1 x 2
          2
              2     y1 y 2
                     2
                         2         2x1x 2y1y 2 x 2y1
                                                 2
                                                     2
                                                           x1 y 2
                                                            2
                                                                2   2x1x 2y1y 2
                                         (x 2 y 2 )2
                                            2   2
            2
         (x1      y1 ) (x 2
                    2
                           2           y2)
                                        2
         (x 2
            2     y 2 ) (x 2
                    2      2           y2)
                                        2
          2        2
         x1       y1      z1
                             terbukti.
         x2       y2      z2
          2        2                                                         22
3. Bukti: z1 z2        z1        z2
  0 (x1y 2 x 2y1)2
  0 x1 y 2 x 2y1 2x1x 2y1y 2
         2
           2    2
                   2

  2x1x 2y1y 2 x1 y 2 x 2y1
                  2
                     2 2
                          2

  x1 x 2 y1 y 2 2x1x 2y1y 2 x1 x 2
   2
       2
            2
              2
                             2
                                 2                y1 y 2
                                                   2
                                                       2     x1 y 2
                                                              2
                                                                  2    x 2y1
                                                                         2
                                                                           2

  (x1x 2   y1y 2 )2     2
                      (x1       y1 )(x 2
                                 2
                                       2    y2)
                                             2
  2(x1x 2 y1y2 ) 2 (x1 y1 )(x2 y2 )
                     2  2
                             2   2
  x1 2x1x 2 x 2 y1 2y1y 2 y 2
   2
                2
                   2
                               2
                                 2     2        2
                                x1    y1    2 (x1          y1 )(x 2
                                                            2
                                                                  2    y2 ) x2
                                                                        2    2        y2
                                                                                       2
                                                                   2
            2               2          2     2
  (x1 x2 )       (y1 y2 )             x1    y1        x2
                                                       2      y2
                                                               2
    (x1 x 2 )2 (y1 y 2 )2               2
                                       x1     2
                                             y1        x2
                                                        2      y2
                                                                2
                  z1 z2               z1    z2
                            terbukti
                                                                                 23
4. Bukti: z1 z2        z1        z2
       z1   z1 z2       z2
            z1 z2           z2
  z1   z2   z1 z2
  z1 z2     z1    z2




                                      24
Bentuk Kutub (Polar) dan Eksponen dari Bilangan
Kompleks
  Selain dinyatakan dalam bentuk z = x+iy = (x,y),
  bilangan kompleks z dapat dinyatakan pula dalam
  bentuk koordinat kutub atau Polar, yaitu z = (r, ).


   Im                  z   ( x, y )   (r, )


               z   r


    O                                 Re

                                                   25
Adapun hubungan antara keduanya, ( x, y ) dan (r, )
adalah :
  x = r cos , y = r sin ,
                          y
  sehingga = arc tan
                          x
    adalah sudut antara sumbu x positif dengan oz

  didapat juga r      x2   y2   z
  Jadi, bentuk kutub bilangan kompleks z adalah
  z = (r, ) = r(cos   + i sin ) = r cis .
  dan sekawan dari z adalah = (r, - ) = r(cos   - i sin ).



                                                        26
Definisi 5 :
  Pada bilangan kompleks z = (r, ) = r(cos + i sin ),
  sudut disebut argument dari z, ditulis arg z. Sudut
  dengan 0     < 2 atau - <        disebut argument
  utama dari z, ditulis = Arg z. Pembatasan untuk
  sudut tersebut dipakai salah satu saja.

Definisi 6 :
  Dua bilangan kompleks z1 = r1(cos 1 + i sin 1) dan
  z2 = r2(cos 2 + i sin 2) dikatakan sama, jika r1 = r2,
  dan 1 = 2.



                                                           27
Selain penulisan bilangan kompleks z = (x , y) = (r, )
  = r(cos     + i sin ) = r cis , maka anda dapat
  menuliskan z dalam rumus Euler (eksponen), yaitu z =
  rei , dan sekawannya adalah re-i .

Tugas: Buktikan bahwa ei = cos + i sin , dengan
  menggunakan deret MacLaurin untuk cos , sin
  dan et dengan mengganti t = i .




                                                     28
Contoh :
  Nyatakan bilangan kompleks z = 1 + i dalam bentuk
  polar dan eksponen !




                                                 29
Contoh :
  Nyatakan bilangan kompleks z = 1 + i dalam bentuk
  polar dan eksponen !

  Jawab :
                                                           1
  z = 1 + i, r = 2 , tan   = 1, sehingga       = 45⁰= 4
                                                                        i
  Jadi z = 2 (cos   1   + i sin   1
                                  4   )=   2 cis   1
                                                   4   =       2   e4
                    4




                                                                    30
Pangkat dan Akar dari Bilangan Kompleks
Perkalian dan Pemangkatan
  Telah kita ketahui bahwa bilangan kompleks dalam
  bentuk kutub adalah z = r(cos + i sin ).
  Jika z1 = r1(cos 1 + i sin 1) & z2 = r2(cos 2 + i sin 2),
  maka kita peroleh hasil perkalian keduanya sebagai
  berikut :
      z1 z2 = [r1(cos      1   + i sin      1)][r2(cos        2   + i sin   2)]
      z1 z2 = r1 r2 [(cos       1   cos     2   - sin 1sin         2)   +
              i (sin   1   cos      2+    cos     1sin    2)]
      z1 z2 = r1 r2 [cos (      1   +   2   ) + i sin (   1   +     2)]


                                                                                  31
Dari hasil perkalian tersebut diperoleh:
    arg(z1 z2) = 1 + 2 = arg z1+ arg z2

Pertanyaan :
Bagaimanakah jika kita perkalikan z1 z2 . . . zn dan
z z z z … z = zn ?




                                                       32
Jika diketahui:
   z1 = r1(cos 1 + i sin       1)
   z2 = r2(cos 2 + i sin       2)
  
  zn = rn(cos    n   + i sin   n),   untuk n asli,

  maka secara induksi matematika, diperoleh rumus
  perkalian z1 z2 … zn = r1 r2 …rn[cos ( 1 + 2+…+ n) + i
  sin ( 1 + 2+…+ n)] .

  Akibatnya jika, z = r(cos + i sin ) maka
            zn = rn (cos n + i sin n ).   . . . . . . . . . .1

  Khusus untuk r = 1, disebut Dalil De-Moivre
       (cos     + i sin )n = cos n + i sin n , n asli.
                                                            33
Pembagian:
Sedangkan pembagian z1 dan z2 adalah sebagai
           z1    r1(cos       i sin 1)
berikut:                  1
           z2   r2(cos    2   i sin 2 )
Setelah pembilang dan penyebut dikalikan dengan

sekawan penyebut, yaitu r2(cos            2   - i sin   2),   maka

diperoleh : z1 r1 [cos ( 1 - 2 ) + i sin ( 1 -                2)]
            z2 r2
Dari rumus di atas diperoleh:
                z
            arg 1     1- 2 = arg z1 – arg z2.
                z2


                                                                     34
Akibat lain jika z = r(cos   + i sin ),

maka:      1 1 cos( ) i sin( )
           z r
Untuk:     1          1                   .
           zn rn cos n i sin n
Setelah pembilang dan penyebut dikalikan sekawan
penyebut, maka didapat :

            1    1 cos( n ) i sin( n )        .......2
            zn   rn




                                                     35
Dari 1 dan 2 diperoleh:

         zn   rn cos(n ) i sin(n ),     Dalil De-Moivre

berlaku untuk semua n bilangan bulat.




                                                     36
Contoh:
                              6
Hitunglah :       3 i

Jawab :
  Misalkan z              3 i,        maka
              r       z           3 1 2
              tan   1
                    3
  karena z di kuadran IV, maka dipilih                  30o
                        o         o
  jadi 3 i 2 cos 30 i sin 30
                  6           6
         3 i              2       cos 180o i sin 180o
                          2 6( 1 0)
                                  6
                              2                               37
Akar Bilangan Kompleks

  Bilangan kompleks z adalah akar pangkat n dari
                                                        1
  bilangan kompleks w, jika zn = w, dan ditulis z      wn   .

  Jika z = (cos +i sin ) akar pangkat n dari bilangan
  kompleks w = r(cos +i sin ), maka dari zn = w
  diperoleh:   n(cosn    +i sinn ) = r(cos +i sin ),
  sehingga     n   = r dan n = +2k , k bulat.
                      1
                                2k
  Akibatnya         r n dan
                                n
  Jadi . . .

                                                                38
Jadi, akar pangkat n dari bilangan kompleks
  w = r(cos +i sin ) adalah:
        1
  z=        [cos(2k ) + i sin (   2k )],
       rn
                n                 n
  k bulat dan n bilangan asli.
  Dari persamaan zn = w, ada n buah akar berbeda
  yang memenuhi persamaan itu.
  Untuk mempermudah dipilih k = 0,1,2,3,…,(n-1);
        2k
  0     n    < 2 , sehingga diperoleh z1,z2,z3,…,zn
  sebagai akar ke-n dari z.



                                                      39
Contoh :
Hitunglah (-81)1/4
Jawab :
Misalkan z = (-81)1/4, berarti harus dicari penyelesaian
persamaan z4 = -81.
Tulis z = (cos +i sin ) dan –81 = 81(cos1800+i sin1800),
sehingga   4(cos4  +i sin4 ) = 81(cos1800+i sin1800),
diperoleh 4 = 81, atau = 3 dan           2k .
                                        4
Jadi z = 3[cos(   2k )+i sin(     2k )]
                 4               4
Keempat akar yang dicari dapat diperoleh dengan
mensubstitusi k = 0,1,2,3 ke persamaan terakhir.
                                                           40
Latihan Soal Bab I
    1. Buktikan Teorema 1 dengan memisalkan
       z = (x,y) = x + iy.
    2. Diketahui z1 = 6 + 5i dan z2 = 8 – i.
      Tentukan z1 + z2, z1 - z2 , z1z2, dan z1 / z2
    3. Jika z = -1-i, buktikan z2 + 2z + 2 = 0.
    4. Cari bilangan kompleks z yang memenuhi
       sifat: a. z-1 = z     dan    b. z       z
    5. Buktikan untuk setiap z bilangan kompleks
       berlaku : z1. z 2 + z1.z2 = 2Re(z1.z 2 )
    6. Hitung jarak antara z1 = 2 + 3i dan z2 = 5 – i.

                                                         41
7.Gambarkan pada diagram argand dan
  sebutkan nama kurva yang terjadi :
  a. z – 5 = 6 dan z – 5 > 6
  b. z + i = z – i
  c. 1 < z – i < 3
8.Nyatakan bilangan kompleks z = 2 -2i dalam
  bentuk polar dan eksponen !
9. Hitunglah (-2+2i)15
10.Tentukan himpunan penyelesaian dari : z3- i = 0



                                                42
BAB II
      FUNGSI , LIMIT DAN KEKONTINUAN

   Sebelum dibahas mengenai fungsi kompleks,
maka perlu dipelajari konsep-konsep topologi yang
akan digunakan pada fungsi kompleks.

Konsep-Konsep Topologi Pada Fungsi Kompleks
Himpunan pada pembahasan ini adalah koleksi atau
kumpulan titik-titik pada bidang Z. Dianggap anda
telah memahami operasi pada himpunan yaitu
gabungan, irisan, penjumlahan dan pengurangan
beserta sifat-sifatnya.

                                                    43
1. Lingkungan/persekitaran
     a. Persekitaran zo adalah himpunan semua titik z yang
        terletak di dalam lingkaran yang berpusat di zo,
        berjari-jari r, r > 0. Ditulis N(zo,r) atau z – zo < r.
     b. Persekitaran tanpa zo adalah himpunan semua titik
        z zo yang terletak di dalam lingkaran yang berpusat
        di zo, berjari-jari r, r > 0. Ditulis N*(zo,r) atau
        0< z – zo < r.




                                                            44
Contoh :
  a. N(i,1) atau z – i < 1, lihat pada gambar 1
  b. N*(O,a) atau 0< z – O < a, lihat pada gambar 2

       Im                              Im


           2i
                                            a
           i                          O                Re


                     Re
       O

    gambar 1                        gambar 2

                                                      45
2. Komplemen
   Andaikan S suatu himpunan. Komplemen dari S
   ditulis Sc,merupakan himpunan semua titik pada
   bidang Z yang tidak termasuk di S.


  Contoh :
  Gambarkan !
  A = { z | Im z< 1}, maka Ac = { z | Im z 1}.
  B ={ z | 2<z<4}, maka Bc = { z | z 2 atau z 4}.




                                                    46
A = { z | Im z< 1}, maka Ac = { z | Im z 1}.
B ={ z | 2<z<4}, maka Bc = { z | z 2 atau z 4}.
       Im                        Im

                c                                  Bc
            A                    4
        1
            A                                  B
                         Re      2
      O

                                 O       2         4     Re




                                                        47
3. Titik limit
   Titik zo disebut titik limit dari himpunan S jika untuk
   setiap N*(zo, ) maka N*(zo, ) S          . Jika zo ∈ S dan
   zo bukan titik limit, maka zo disebut titik terasing.




                                                            48
3. Titik limit
   Titik zo disebut titik limit dari himpunan S jika untuk
   setiap N*(zo, ) maka N*(zo, ) S          . Jika zo ∈ S dan
   zo bukan titik limit, maka zo disebut titik terasing.


4. Titik batas
   Titik zo disebut titik batas dari himpunan S jika untuk
   setiap N*(zo, ) memuat suatu titik di S dan memuat
   suatu titik yang tidak di S.




                                                             49
3. Titik limit
   Titik zo disebut titik limit dari himpunan S jika untuk
   setiap N*(zo, ) maka N*(zo, ) S          . Jika zo ∈ S dan
   zo bukan titik limit, maka zo disebut titik terasing.


4. Titik batas
   Titik zo disebut titik batas dari himpunan S jika untuk
   setiap N*(zo, ) memuat suatu titik di S dan memuat
   suatu titik yang tidak di S.


5. Batas dari himpunan S
   adalah himpunan semua titik batas dari S.

                                                             50
6. Interior dan Eksterior
   Titik zo disebut interior dari himpunan S jika ada
   N(zo, ) sehingga N(zo, ) S. Titik yang bukan titik
   interior atau bukan titik batas disebut titik eksterior.




                                                              51
6. Interior dan Eksterior
   Titik zo disebut interior dari himpunan S jika ada
   N(zo, ) sehingga N(zo, ) S. Titik yang bukan titik
   interior atau bukan titik batas disebut titik eksterior.

7. Himpunan Terbuka
   Himpunan S disebut himpunan terbuka jika semua
   anggota S adalah titik interior S.




                                                              52
6. Interior dan Eksterior
   Titik zo disebut interior dari himpunan S jika ada
   N(zo, ) sehingga N(zo, ) S. Titik yang bukan titik
   interior atau bukan titik batas disebut titik eksterior.

7. Himpunan Terbuka
   Himpunan S disebut himpunan terbuka jika semua
   anggota S adalah titik interior S.

8. Himpunan Tertutup
   Himpunan S disebut himpunan tertutup jika S
   memuat semua titik limitnya.


                                                              53
9. Himpunan Terhubung
   Himpunan terbuka S disebut terhubung, jika setiap
   dua titik di S dapat dihubungkan oleh penggal garis
   yang seluruhnya terletak di S.




                                                    54
9. Himpunan Terhubung
   Himpunan terbuka S disebut terhubung, jika setiap
   dua titik di S dapat dihubungkan oleh penggal garis
   yang seluruhnya terletak di S.

10. Daerah domain
  Himpunan terbuka S yang terhubung disebut daerah
  domain.




                                                    55
9. Himpunan Terhubung
   Himpunan terbuka S disebut terhubung, jika setiap
   dua titik di S dapat dihubungkan oleh penggal garis
   yang seluruhnya terletak di S.

10. Daerah domain
  Himpunan terbuka S yang terhubung disebut daerah
  domain.

11. Daerah Tertutup
  Daerah tertutup S adalah daerah terbuka digabung
  dengan batasnya.


                                                     56
12. Penutup dari himpunan S
  adalah himpunan S digabung dengan titik limitnya.




                                                      57
Contoh :
1. Diberikan A = { z / |z|<1}, maka:
                   Im

                   1
                       A       Re
              1            1
                       1


  A adalah himpunan terbuka dan terhubung.
  Batas dari A adalah { z / |z|=1}.
  Penutup dari A adalah { z / |z| 1}.

                                             58
2. Diberikan B = { z / |z|<1} U {(0,1)}, maka:
                     Im

                    1
                        B          Re
               1            1
                        1

  B adalah bukan himpunan terbuka dan juga bukan
  himpunan tertutup.
  Titik-titik limit dari B adalah { z / |z| 1}.



                                                   59
3. Diberikan C = { z / |z| 2}, maka:
                   Im

                      2
                      1
                                      Re
         2      1             1   2
                          1
                          2

Titik-titik interior C adalah { z / |z|<2}.



                                              60
Fungsi Kompleks
Definisi :
  Misalkan D himpunan titik pada bidang Z.
  Fungsi kompleks f adalah suatu aturan yang
  memasangkan setiap titik z anggota D dengan satu dan
  hanya satu titik w pada bidang W, yaitu (z,w).
  Fungsi tersebut ditulis   w = f(z).
  Himpunan D disebut daerah asal (domain) dari f, ditulis
  Df dan f(z) disebut nilai dari f atau peta dari z oleh f.
  Range atau daerah hasil (jelajah) dari f ditulis Rf , yaitu
  himpunan f(z) untuk setiap z anggota D.



                                                         61
f
    Im(z)                   Im( w)



            z               w f(z)
            Re(z)                    Re(w)




Bidang Z                Bidang W




                                        62
Contoh :
a)   w=z+1–i
b)   w = 4 + 2i
c)   w = z2 – 5z
d)   f(z) = 3 z
            2z 1

Contoh a,b,c adalah fungsi kompleks dengan domain
  semua titik pada bidang Z.
Contoh d adalah fungsi kompleks dengan domain
                                          1
  semua titik pada bidang Z , kecuali z = 2




                                                    63
Jika z = x + iy, maka fungsi w = f(z) dapat diuraikan
menjadi w = u(x,y) + iv(x,y) yang berarti Re(w) dan
Im(w) masing-masing merupakan fungsi dengan dua
variabel real x dan y.
Apabila z = r(cos + i sin ), maka w = u(r, ) + iv(r, ).




                                                        64
Contoh :
Tuliskan f(z) = 2z2 – i dalam bentuk u dan v !




                                                 65
Contoh :
Tuliskan f(z) = 2z2 – i dalam bentuk u dan v !

Jawab :
Misal z = x + iy,
maka fungsi w = f(z) = 2z2 – i
                      = 2(x + iy )2 – i
                      = 2(x2+2xyi-y2) – i
                      = 2(x2-y2) + i(2xy-1).
 Jadi u = 2(x2-y2) dan v = 2xy-1.




                                                 66
Jika z = r(cos + i sin ).
Tentukan f(z) = z2 + i




                            67
Jika z = r(cos + i sin ).
Tentukan f(z) = z2 + i


Jawab
   f(z) = z2 + i
        = [r (cos +i sin )]2 + i
        = r2[cos2 - sin2 + 2isin cos ] + i
        = r2 (cos2 - sin2 ) + r2isin2 + i
        = r2 (cos2 - sin2 ) +(1+r2sin2 )i
        berarti u = r2(cos2 - sin2 ) dan v = 1+r2sin2 ) .


                                                            68
Komposisi Fungsi
  Diberikan fungsi f(z) dengan domain Df dan fungsi
  g(z) dengan domain Dg.
‣ Jika Rf Dg       , maka ada fungsi komposisi (g⃘f) (z)
  = g (f (z)), dengan domain Df.
               f              g
                                      g f(z)
        z            f(z)
                                      ( g  f )( z )


                     gf


                                                       69
‣ Jika Rg Df       , maka ada fungsi komposisi (f⃘g) (z)
  = f (g (z)), dengan domain Dg.
                g             f
                                       f g(z)
        z            g(z)
                                       (f  g)(z)


                     f g

∷ Tidak berlaku hukum komutatif pada (g⃘f) (z) dan
  (f⃘g)(z).


                                                       70
Contoh :
Misal: f(z) = 3z – i dan g(z) = z2 + z –1 + i


‣ Jika Rf    Dg     ,
  maka (g⃘f) (z) = g (f (z))
                  = g(3z – i)
                  = (3z – i)2 + (3z – i) –1 + i
                  = 9z2 – 6iz – 1 + 3z – i – 1 + i
                  = 9z2 – 3z – 2 – 6iz




                                                     71
‣ Jika Rg   Df     ,
  maka (f⃘g) (z) = f (g (z))
                  = f(z2 + z –1 + i)
                  = 3z2 + 3z – 3 + 3i – i


  Karena 9z2 – 3z – 2 – 6iz ≠ 3z2 + 3z – 3 + 3i – i
  Jadi           (g⃘f) (z)     (f⃘g)(z) atau
                       (g⃘f)   (f⃘g), (tidak komutatif)




                                                          72
Interpretasi Geometris
   Untuk setiap variabel bebas z = x + iy anggota
   domain ada satu dan hanya satu variabel tak bebas
   w = u + iv yang terletak pada suatu bidang kompleks.
   Masing-masing variabel terletak pada suatu bidang
   kompleks, z pada bidang Z dan w pada bidang W.
   Karena pasangan (z,w) mengandung 4 dimensi,
   maka kita tidak dapat menggambarkannya pada satu
   sistem. Tetapi kita dapat melihat gambaran dari w =
   f(z). Caranya dengan memandang fungsi f tersebut
   sebagai pemetaan (transformasi) dari titik di bidang Z
   ke titik di bidang W dengan aturan f. Untuk suatu titik
   z maka f(z) disebut peta dari z.

                                                        73
Contoh 1 :
  Diketahui fungsi w = 2z – 1 + i. Untuk setiap variabel
  bebas z = x + iy didapat nilai w = (2x – 1) + (2y + 1)i.
  Misalnya untuk z1 = 1 + i , dan z2 = 2 – 3i , berturut-
  turut diperoleh : w1 = 1 + 3i , dan w2 = 3 – 5i. Gambar
  dari z1, z2, w1 , dan w2 dapat dilihat di bawah ini
          Y                           V
        bidang Z                     bidang W
                                       3 w1
           1   z1

          O    1 2        X            O 1     3    U


          3          z2
                                       5       w2        74
Contoh 2 :
  Diketahui fungsi w = z2.
  Dengan menggunakan z = r (cos +i sin ), maka
  diperoleh w = z2 = r2 (cos2 +i sin2 ).
  Jika sebuah lingkaran pusat O berjari-jari r pada
  bidang Z, maka dapat dipetakan ke bidang W
  menjadi sebuah lingkaran pusat O berjari-jari r2.
  Daerah 0 arg z       dipetakan menjadi daerah
  0   arg w   2 .


  Gambar keduanya dapat dilihat di bawah ini.


                                                      75
bidang W

bidang Z

                r2
    r
               2




                      76
Limit
                                       K
Diketahui daerah D pada bidang
Z dan titik zo terletak di dalam D    D    z
atau pada batas D. Misalkan                     z
fungsi w = f(z) terdefinisi pada D,                o
kecuali di zo.
                                           N * (zo, )
Apabila titik z bergerak mendekati    bidang Z
titik zo melalui setiap lengkungan
sebarang K dan mengakibatkan
nilai f(z) bergerak mendekati         D
suatu nilai tertentu, yaitu wo pada                      f (z )
bidang W, maka dikatakan limit                  wo
f(z) adalah wo untuk z mendekati
zo, ditulis : lim f(z) wo                  N(wo, )
              z   zo
                                      bidang W
                                                        77
Definisi :
  Misalkan fungsi w = f(z) terdefinisi pada daerah D,
  kecuali di zo (titik zo di dalam D atau pada batas D).
  limit f(z) adalah wo untuk z mendekati zo, jika untuk
  setiap > 0, terdapat > 0 sedemikian hingga
  |f(z) – wo |< , apabila 0 <|z – zo|< ,
  ditulis:    lim f(z)   wo
             z   zo




                                                           78
Perlu diperhatikan bahwa :
1.   Titik zo adalah titik limit domain fungsi f.
2.   Titik z menuju zo melalui sebarang lengkungan K,
     artinya z menuju zo dari segala arah.
3.   Apabila z menuju zo melalui dua lengkungan yang
     berbeda, mengakibatkan f(z) menuju dua nilai yang
     berbeda, maka limit fungsi f tersebut tidak ada
     untuk z mendekati zo.




                                                        79
Contoh 1 :
Buktikan bahwa :   lim 2z2 3z 2   5
                   z 2    z 2




                                      80
Contoh 1 :
Buktikan bahwa :   lim 2z2 3z 2    5
                   z 2    z 2

Bukti:
  Misalkan diberikan bilangan > 0, kita akan mencari
    > 0 sedemikian, sehingga:
   0 | z 2|      | 2z2 3z 2 5 |      , untuk z 2
                      z 2
  Lihat bagian sebelah kanan




                                                  81
Dari persamaan kanan diperoleh:

 | 2z2 3z 2 5 |       |
                        (2z 1)(z 2)
                                    5|
      z 2                  (z 2)
                        (2z 1 5)(z 2)
                      |               |
                             (z 2)
                      | 2(z 2) |
                      |z 2|
                              2

Hal ini menunjukkan bahwa         telah diperoleh.
                              2




                                                     82
Bukti Formal :
  Jika diberikan > 0 , maka terdapat      , sehingga
                                        2
  untuk z 2, diperoleh

         0 |z 2|       | 2z2 3z 2 5 |
                            z 2
                         (2z 1)(z 2)
                       |             5|
                            (z 2)
                       | 2(z 2) | 2


  Jadi   | 2z2 3z 2 5 |      apabila 0 | z 2 |
              z 2                                  2

             lim 2z2 3z 2     5
  Terbukti
             z 2    z 2

                                                       83
Teorema Limit :
Teorema 1 :
  Jika fungsi f mempunyai limit untuk z menuju zo ,
  maka nilai limitnya tunggal.




                                                      84
Teorema Limit :
Teorema 1 :
  Jika fungsi f mempunyai limit untuk z menuju zo ,
  maka nilai limitnya tunggal.
Bukti:
  Misal limitnya w1 dan w2, maka
  f(z) w1     w1 f(z)
                        2
  f(z) w 2
              2
  w1 f(z) f(z) w 2      w1 f(z)    f(z) w 2
                                              2   2
  sehingga w1 w 2
  jadi w1    w2
                                                      85
Teorema 2 :
  Misalkan z = (x,y) = x+iy dan f(z) = u(x,y) + iv(x,y)
  dengan domain D. Titik zo = (xo,yo) = xo+iyo di dalam
  D atau batas D.
  Maka    lim f(z)      xo iyo jika dan hanya jika
         z    zo

          lim u(x, y)    xo dan    lim v(x, y)   yo
         z    zo                  z   zo




                                                          86
Teorema 3 :
  Misalkan fungsi f dan g limitnya ada.
  lim f(z) = a dan lim g(z) = b, maka
  1. lim (f(z) +g(z)) = a + b (untuk z → zo)
  2. lim (f(z) . g(z)) = a . b (untuk z → zo)
  3. lim (f(z) / g(z)) = a / b (untuk z → zo)


Tugas : Buktikan ketiga teorema limit tersebut !




                                                   87
Contoh 1 :

Hitunglah    lim z2 1
             z i z i




                        88
Contoh 1 :

Hitunglah    lim z2 1
             z i z i




             lim z2 1 lim (z i)(z i)
Jawab:
             z i z i  z i    z i
                       lim (z i)
                        z    i
                        2i




                                       89
Contoh 2 :
Jika f(z)     2xy     x 2 i . Buktikan lim f(z) tidak ada !
             x2 y2   y 1               z 0




                                                        90
Contoh 2 :
Jika f(z)      2xy            x 2 i . Buktikan lim f(z) tidak ada !
              x2 y2          y 1               z 0


Bukti :

  Kita tunjukkan bahwa untuk z menuju 0 di sepanjang
  garis y = 0, maka

   lim f(z)      lim         f(z)   lim x 2i   0   1
  z   0       ( x,0) (0,0)          x   0
  Sedangkan di sepanjang garis y = x,
  lim f(z)     lim f(z) lim (1  x 2 i) 1              2
  z 0      (x,x ) (0,0) x 0    x 1
  Dari 1 dan 2, terbukti lim f(z) tidak ada
                                    z   0
                                                                91
Kekontinuan Fungsi
Definisi :
  Misalkan fungsi f(z) terdefinisi di D pada bidang Z
  dan titik zo terletak pada interior D, fungsi f(z)
  dikatakan kontinu di zo jika untuk z menuju zo,
  maka lim f(z) = f(zo).




                                                        92
Jadi, ada tiga syarat fungsi f(z) kontinu di zo, yaitu :

       1. f(zo ) ada
       2. lim f(z) ada
          z   zo

       3. lim f(z)     f(zo )
          z   zo



  Fungsi f(z) dikatakan kontinu pada suatu daerah R,
  jika f(z) kontinu pada setiap titik pada daerah R
  tersebut.




                                                           93
Teorema 4 :
  Jika f(z) = u(x,y) + iv(x,y), f(z) terdefinisi di setiap titik
  pada daerah R, dan zo = xo+ i yo titik di dalam R,
  maka fungsi f(z) kontinu di zo jika dan hanya jika
  u(x,y) dan v(x,y) masing-masing kontinu di (xo,yo).




                                                               94
Teorema 5 :
  Andaikan f(z) dan g(z) kontinu di zo, maka masing-
  masing fungsi :
  1. f(z) + g(z)
  2. f(z) . g(z)
  3. f(z) / g(z), g(z)   0
  4. f(g(z)); f kontinu di g(zo),
  kontinu di zo.




                                                       95
Contoh 1 :
                           z2 4 , z     2i
                           z 2i
      Fungsi f(z) =                          , apakah kontinu di 2i

                           3 4z, z      2i
Jawab :
      f(2i) = 3 + 4(2i) = 3 + 4i,
      sedangkan untuk z mendekati 2i, lim f(z) = z + 2i,
      sehingga lim f(z)         f(2i)
                 z    2i
      jadi f(z) diskontinu di z = 2i.


                                                                      96
Contoh 2.
                              z2 1
   Dimanakah fungsi g(z)    2      kontinu ?
                           z 3z 2
   Jawab :
   Coba anda periksa bahwa g(z) diskontinu di z = 1 dan
   z = 2. Jadi g(z) kontinu di daerah z z   2




                                                    97
BAB III. TURUNAN

3.1 Definisi Turunan
Diberikan fungsi f yang didefinisikan pada daerah D dan
zo    D.
                                f(z) f(zo )
Jika diketahui bahwa nilai lim              ada, maka
                           z zo    z zo

nilai limit ini dinamakan turunan atau derivatif fungsi f di
titik zo.
Dinotasikan : f’(zo)


                                                          98
⇛ Jika f’(zo) ada, maka f dikatakan terdifferensial atau
  diferensiabel di zo.
  Dengan kata lain :
                                        f(zo   z) f(zo )
                 f ' (zo ) lim f   lim
                            z 0 z   z 0         z
⇛ Jika f terdifferensial di semua titik pada D, maka f
  terdifferensial pada D

Contoh 3.1.1
Buktikan f(z) = z2 terdifferensiasi diseluruh ℂ




                                                           99
Bukti :
Ditinjau sebarang titik zo       ℂ
                   f(z) f(zo )
  f ' (zo )    lim
              z zo z     zo
                   z2 z2
                       o
               lim
              z zo z zo

                     (z zo )(z zo )
              lim
              z   zo    z zo
              2zo

 Karena zo sebarang maka f(z) = z2 terdefferensial
 di seluruh ℂ

                                                     100
Teorema 3.1
  Jika f fungsi kompleks dan f’(zo) ada, maka
  f kontinu di zo


Bukti :




                                                101
Bukti :
  Diketahui f’(zo) ada
  Akan dibuktikan f kontinu di zo atau                 lim f(z)   f(zo )
                                                   z     zo
                                 f(z) f(zo )
  lim (f(z) f(zo ))     lim                  (z zo )
  z   zo                z   zo     (z zo )
                             f(z) f(zo )
                         lim             lim (z zo )
                        z zo   (z zo ) z zo
                        f ' (z) 0
                        0

   sehingga     lim f(z)         lim f(zo )   f(zo )
               z   zo            z   zo
   dengan kata lain f kontinu di zo.

                                                                           102
Contoh 3.1.2
  Buktikan f(z) = |z|2 kontinu di seluruh bidang kompleks
  tetapi hanya terdifferensial di z = 0

Bukti :
  f(z) = |z|2 = x2 + y2       berarti
                                  u(x,y) = x2 + y2 dan
                                  v(x,y) = 0
  u dan v kontinu di D, maka f(z) kontinu di D
                  f(z) f(0)        | z |2
   f ' (0)   lim               lim
             z 0     z 0       z 0 z

              lim zz 0
             z 0 z

  Jadi f(z) terdifferensial di z = 0
                                                         103
3.2 Syarat Chauchy-Riemann
  Syarat yang diperlukan agar fungsi f terdiferensial di
  zo = xo + i yo adalah syarat Chauchy-Riemann, yang
  menghubungkan derivatif-derivatif parsial tingkat pertama
  dari fungsi bagian real dan fungsi bagian imajiner dari f.




                                                     104
Terema 3.2.1 (Syarat Chauchy-Riemann
  Jika f(z) = u(x,y) + i v(x,y) terdifferensial di zo = xo + i yo,
  maka u(x,y) dan v(x,y) mempunyai derivatif parsial
  pertama di (xo,yo) dan di titik ini dipenuhi persamaan
  Cauchy – Riemann
                      u     v dan u            v
                      x     y     y            x
  derivatif f di zo dapat dinyatakan dengan
                   f' (zo ) ux (xo, yo ) i v x (xo, yo )
  Jika persamaan C-R tidak dipenuhi di (xo,yo) maka
  f(z) = u(x,y) + i v(x,y) tidak terdifferensial di zo = xo + i yo


                                                             105
Contoh 3.2.1
   Buktikan f(z) = |z|2 tidak terdifferensiasi di z   0
   Bukti : f(z) = x2 + y2 sehingga
           u(x,y) = x2 + y2
           v(x,y) = 0
   Persamaan Cauchy – Riemann
            u 2x dan u 2y
            x             y
            v 0 dan v 0
            x            y
               u    v     2x   0(1)
               x    y



                                                          106
dan u         v    2y    0(2)
    y         x

(1) dan (2) tidak dipenuhi jika x    0 atau y    0,
jadi pasti f tidak terdeferensial di z   0




                                                107
Catatan :
    Syarat C-R hanya syarat perlu untuk keterdifferensialan.
Contoh 3.2.2
                            x 3(1 i) y 3(1 i)
  Buktikan fungsi f(z) =
                                 x2 y2
   dan f(0) = 0, tidak terdifferensial di 0, memenuhi C-R
Bukti :     x3    y3
          u= 2         dengan u(0,0) = 0
            x     y2
            x3    y3   dengan v(0,0) = 0
          v= 2
            x     y2
          ux(0,0) = lim u(x,0) u(0,0) = 1
                    x o        x
                         u(0,y) u(0,0)
                     lim
          uy(0,0) = y o                = -1
                               y
                                                        108
v(x,0) v(0,0)
vx(0,0) = lim             x
                                  =1
          x       o

              v(0,y) v(0,0)
vy(0,0) = lim       y       =1
          y o

Jadi persamaan Cauchy – Riemann terpenuhi

                  f(z) f(0)      x 3(1 i) y 3(1 i)
Tetapi        lim             lim 2
              z 0     z       z 0 (x   y 2)(x iy)
Untuk z       0
                                  lim x3(1 i)
Sepanjang garis real y = 0                3   =1+i
                                  x o   x



                                                     109
2 i x3     i
Sepanjang garis real y = x    lim           = 1 i
                              x o 2(1 i) x3



Jadi lim f(z) f(0) tidak ada
     z o      z
sehingga f tidak terdifferensial di 0 meskipun
persamaan C-R dipenuhi di (0,0)




                                                 110
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa :
i.   Syarat perlu
     f(z) = u(x,y) + iv(x,y),   zo = xo + i yo
                                u , v
     f’(z) ada maka u ,                   , v ada di (xo, yo)
                        x       y      x       y
     berlaku C-R yaitu :
                         u       v         u       v
                                     dan
                         x
                           =
                                 y         y =     x
                       dan f’(z0) = ux(x0,y0) + i vx(x0,y0)




                                                                111
ii. Syarat cukup
 u(x,y), v(x,y), ux(x,y), vx(x,y), uy(x,y), vy(x,y) kontinu
 pada kitar zo = xo + i yo dan di (xo,yo) dipenuhi C-R
 maka f’(zo) ada




                                                              112
Contoh 3.2.3
Buktikan f(z) = ex(cos y + i sin y) terdiferensial
untuk setiap z dalam ℂ

Bukti :
  u(x,y) = excos y      ux(x,y) = excos y
                                                ada dan
                        uy(x,y) = -exsin y
                                                kontinu di
  v(x,y) = exsin y      vx(x,y) = exsin y
                                                setiap (x,y)    ℂ
                        vy(x,y) = excos y




                                                          113
Berdasarkan persamaan C-R :
ux = vy dan uy = -vx dipenuhi di   (x,y)   ℂ, dan ada kitar
dimana keenam fungsi kontinu dan C-R dipenuhi di (x,y).
Jadi f’(z) ada   z    ℂ.
Dan f’(z) = ux(x,y) + i vx(x,y)
          = excos y + i exsin y




                                                          114
3.3 Syarat C-R Pada Koordinat Kutub
   Jika f(z) = u(x,y) + i v(x,y) dapat diilustrasikan
   dalam koordinat kartesius maka dengan menggunakan
   hubungan x = r cos      dan y = r sin   , diperoleh
   z = r cos   + i sin   , sehingga
   f(z) = u(r, ) + i v(r, ) dalam sistem koordinat kutub




                                                           115
Teoreama 3.3.1
  Jika f(z) = u(r, ) + i v(r, ) terdiferensial dan kontinu
  pada suatu kitar (ro,         o)   dan jika dalam kitar tersebut
  ur, u , vr, v ada dan kontinu di (ro,                 o)   dan dipenuhi
  C-R yaitu:
            u 1 v                       1 v             v ,r      0
             =                 dan      r   =           r
            r r

  maka f’(z) = ada di z = zo dan
  f’(z) = (cos   o   – i sin    o)   [ur(ro,   o)   + i vr(ro,   o)]




                                                                        116
Contoh 3.3.1
   Diketahui f(z) = z-3,
   tentukan f’(z) dalam bentuk kootdinat kutub




                                                 117
Jawab :
   f(z) = z-3 = r-3 (cos 3 - i sin 3 ), maka :
      u = r-3 cos 3 , sehingga ur = -3r-4 cos 3 dan
                                       u = -3r-3 sin 3
      v = -r-3 sin 3 , sehingga vr = 3r-4 sin 3 dan
                                       v = -3r-3 cos 3
   keenam fungsi ini kontinu dan syarat C-R dipenuhi
   untuk semua z     0
   Jadi f(z) = z-3 terdiferensial untuk z    0
   Dengan demikian f’(z) dalam koordinat kutub adalah :
      f’(z) = (cos   – i sin ) (-3r-4 cos 3 + i 3r-4 sin 3 )
          = cis(- ) (-3r-4) cis(-3 )
          = -3r-4 cis(-4 )
                                                         118
3.4 Aturan Pendiferensialan
   Jika f(z), g(z) dan h(z) adalah fungsi- fungsi kompleks
   serta f’(z), g’(z) dan h’(z) ada, maka berlaku rumus-rumus :

    1.   dc 0, d(z) 1
         dz       dz
         d cf(z)
    2.             cf' (z)
           dz
    3.    d f(z) g(z) f ' (z) g' (z)
         dx
    4.    d f(z)g(z) f ' (z)g(z) f(z)g' (z)
         dx
    5.    d f(z)       f ' (z)g(z) f(z)g' (z)
         dx g(z)                g(z) 2


                                                         119
6. dzn nzn 1
    dz
7. Jika h(z) g[f(z)] maka h' (z) g' [f(z)]f ' (z)
   biasa disebut dengan komposisi (aturan rantai)
   dw dw . d
   dz d dz




                                                    120
3.5 Fungsi Analitik
Definisi 3.5.1
   Fungsi f analitik di zo, jika ada r > 0 sedemikian,
   hingga f’(z) ada untuk setiap z      N(zo,r)
   (persekitaran zo)

                      f diferensiable
           r
               zo


Fungsi analitik untuk setiap z ℂ dinamakan fungsi utuh



                                                         121
Contoh 3.5.1
              1
   1. f(z) =     analitik kecuali di z = 0
              z
   2. f(z) = x3 + iy3
      diperoleh : u = x3 ; v = y3 sehingga
      ux = 3x2 ; vx = 0 ; uy = 0 ; vy = 3y2
      dengan menggunakan persamaan C-R :
      3x2 = 3y2    y=    x dan vx = uy = 0
      persamaan C-R dipenuhi dan kontinu digaris y =        x
      berarti f’(z) ada hanya di y =   x
      Jadi f(z) tidak analitik dimanapun karena tidak ada
      kitar.
                                                      122
Sifat sifat analitik
    Misalnya f dan g analitik pada D, maka :
    o f g merupakan fungsi analitik
    o fg merupakan fungsi analitik
    o f/g merupakan fungsi analitik dengan g 0
    o h = g ∘ f merupakan fungsi analitik
    o berlaku aturan L’hospital yaitu :
             fz      f' z
        lim               , dengan g(z) 0 g' (z) 0
       z zo g z      g' z




                                                     123
3.6 Titik Singular
Definisi 3.6.1
   Titik z1 disebut titik singular dari f jika f tidak analitik di z1
   tetapi untuk setiap kitar dari z1 memuat paling sedikit
   satu titik dimana f analitik.




                                                               124
Jenis kesingularan f(z) atau titik singular antara lain :
   1. Titik singular terisolasi
   Titik zo dinamakan titik singular terisolasi dari f(z) jika
   terdapat      0 demikian sehingga lingkaran |z – zo| =
   hanya melingkari titik singular lainnya. Jika     seperti itu
   tidak ada, maka z = zo disebut titik singular tidak
   terisolasi.




                                                            125
2. Titik Pole (titik kutub)
   Titik z = zo disebut titik pole tingkat n, jika berlaku
    lim (z zo )n f(z)     A   0 .
   z   zo
   Jika n = 1, zo disebut sebagai titik pole sederhana.


3. Titik Cabang
  Dari fungsi bernilai banyak dapat menjadi titik singular.


4. Titik Singular dapat dihapuskan
  Titik singular zo disebut titik singular dapat dihapuskan
  dari f(z) jika lim f(z) ada.
                  z   o
                                                             126
5. Titik Singular Essensial
  Titik singular z = zo yang tidak memenuhi syarat titik
  singular pole titik cabang atau titik singular yang dapat
  dihapuskan disebut titik singular essensial.


6. Titik Singular tak hingga
  Jika f(z) mempunyai titik singular di z = , maka sama
  dengan menyatakan f(1/w) mempunyai titik singular di
  w = 0.




                                                       127
Contoh 3.6.1
              1
•   g(z) =       2 berarti titik z = i adalah titik pole tingkat 2
            (z 1)
    dari g(z)
•   h(z) = |z|2 tidak merupakan titik singular
•   k(z) = ln (z2 + z – 2) maka titik cabang adalah z1 = 1 dan
    z2 = –2 karena (z2 + z – 2) = (z – 1) (z + 2) = 0




                                                             128
3.7 Fungsi Harmonik
   f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik pada D maka u dan v
   mempunyai derivatif parsial di semua orde yang
   kontinue pada D. Jadi dalam D berlaku C-R , ux = vy dan
   uy = –vx
   Karena derifatif-derivatif parsial dari u dan v kontinue
   dalam D, maka berlaku vxy = vyx. Jika dalam ux = vy dan
   uy = –vx diderivatifkan parsial terhadap x dan y maka
    (x,y) D berlaku
      uxx + uyy = 0
      vxx = vyy = 0


                                                          129
Jika f analitik pada D maka u dan v pada D memenuhi
persamaan differensial Laplace dalam 2 dimensi.
                 2       2
                     2       2
                                 0
                x      y
u dan v dimana f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik pada suatu
domain maka f(z) harmonik pada domain tersebut.
Dua fungsi u dan v sedemikian sehingga
f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik dalam suatu domain
dinamakan dua fungsi yang harmonik konjugat dalam
domain itu.



                                                         130
Contoh 3.7.1
Diberikan u(x,y) harmonik pada D dan tentukan fungsi v
yang harmonik konjugat dengan u = 4xy3 – 12x3y, (x,y) ℂ
Jawab :
Misal diklaim konjugatnya adalah v(x,y)
jadi f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik pada ℂ sedemikian
sehingga berlaku C-R ux = vy dan uy = -vx
        ux = 4y3 – 12x2y       vy = 4y3 – 12x2y
        uy= 12xy2 – 4x3        v= y4 – 6x2y2 + g(x)
karena vx = –uy maka –12xy2 + g’(x) = –12xy2 + 4x3
sehingga g’(x) = 4x3 diperoleh g(x) = x4 + C
Jadi v = y4 – 6x2y2 + x4 + C

                                                   131
Cara Milne Thomson
  Cara yang lebih praktis menentukan fungsi harmonik
  konjugat atau dari fungsi harmonik u diberikan u(x,y)
  harmonik pada D andaikan v(x,y) sehingga
     f(z) = u(x,y)+ iv(x,y) analitik pada D
     f”(z) = ux(x,y) + ivx(x,y)
  sesuai persamaan C-R : f”(z) = ux(x,y) – iuy(x,y)
  z = x + iy dan z = x – iy sehingga diperoleh
  x z z dan y z z
        2             2i
              z z,z z       z z,z z
  f(z) = ux           – iuy
               2   2i        2   2i

                                                      132
Suatu identitas dalam z dan z , jika diambil z = z maka
f’(z) = ux(z,0) – iuy(z,0)
Jadi f(z) adalah fungsi yang derivatifnya ux(z,0) – iuy(z,0)
kemudian didapat v(x,y)




                                                         133
Contoh 3.7.2
   Dari Contoh 3.7.1 dengan u= 4xy3 – 4x3y, (x,y) ℂ,
   jika diselesaikan dengan menggunakan cara Milne
   Thomson.
Jawab :
   ux = 4y3 – 12x2y
   uy= 12xy2 – 4x3
   f’(z) = ux(z,0) – iuy(z,0)
         = –i(– 4z3)
             = 4iz3
   sehingga f(z) = iz4 + A
   f(z) = i(x + iy)4 + A
            = 4xy3 – 4x3y + i(x4 – 6x2y2 + y4) + A

                                                   134

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Modul persamaan diferensial 1
Modul persamaan diferensial 1Modul persamaan diferensial 1
Modul persamaan diferensial 1Maya Umami
 
Bab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluang
Bab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluangBab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluang
Bab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluangArif Windiargo
 
Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2
Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2
Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2Arvina Frida Karela
 
Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )
Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )
Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )Kelinci Coklat
 
Modul 2 keterbagian bilangan bulat
Modul 2   keterbagian bilangan bulatModul 2   keterbagian bilangan bulat
Modul 2 keterbagian bilangan bulatAcika Karunila
 
Pembuktian Sifat – Sifat Operasi Matriks
Pembuktian Sifat – Sifat Operasi MatriksPembuktian Sifat – Sifat Operasi Matriks
Pembuktian Sifat – Sifat Operasi MatriksIpit Sabrina
 
Matematika Diskrit Relasi Rekursif
Matematika Diskrit Relasi RekursifMatematika Diskrit Relasi Rekursif
Matematika Diskrit Relasi RekursifAyuk Wulandari
 
Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )
Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )
Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )Kelinci Coklat
 
Vektor, Aljabar Linier
Vektor, Aljabar LinierVektor, Aljabar Linier
Vektor, Aljabar LinierSartiniNuha
 
Sub grup normal dan grup fakto
Sub grup normal dan grup faktoSub grup normal dan grup fakto
Sub grup normal dan grup faktoYadi Pura
 
Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )
Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )
Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )Kelinci Coklat
 
Aljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.ppt
Aljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.pptAljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.ppt
Aljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.pptrahmawarni
 

Was ist angesagt? (20)

Modul persamaan diferensial 1
Modul persamaan diferensial 1Modul persamaan diferensial 1
Modul persamaan diferensial 1
 
Bab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluang
Bab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluangBab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluang
Bab2 peubah-acak-dan-distribusi-peluang
 
Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2
Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2
Analisis Real (Barisan Bilangan Real) Latihan bagian 2.2
 
Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )
Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )
Integral Lipat Dua ( Kalkulus 2 )
 
Grup siklik
Grup siklikGrup siklik
Grup siklik
 
Modul 2 keterbagian bilangan bulat
Modul 2   keterbagian bilangan bulatModul 2   keterbagian bilangan bulat
Modul 2 keterbagian bilangan bulat
 
Pembuktian Sifat – Sifat Operasi Matriks
Pembuktian Sifat – Sifat Operasi MatriksPembuktian Sifat – Sifat Operasi Matriks
Pembuktian Sifat – Sifat Operasi Matriks
 
Matematika Diskrit Relasi Rekursif
Matematika Diskrit Relasi RekursifMatematika Diskrit Relasi Rekursif
Matematika Diskrit Relasi Rekursif
 
Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )
Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )
Ruang Vektor ( Aljabar Linear Elementer )
 
Struktur aljabar-2
Struktur aljabar-2Struktur aljabar-2
Struktur aljabar-2
 
Transformasi elementer
Transformasi elementerTransformasi elementer
Transformasi elementer
 
Ring
RingRing
Ring
 
Vektor, Aljabar Linier
Vektor, Aljabar LinierVektor, Aljabar Linier
Vektor, Aljabar Linier
 
Integral Garis
Integral GarisIntegral Garis
Integral Garis
 
Sub grup normal dan grup fakto
Sub grup normal dan grup faktoSub grup normal dan grup fakto
Sub grup normal dan grup fakto
 
Geometri analitik ruang
Geometri analitik ruangGeometri analitik ruang
Geometri analitik ruang
 
Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )
Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )
Fungsi Vektor ( Kalkulus 2 )
 
Aljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.ppt
Aljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.pptAljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.ppt
Aljabar linear:Kebebasan Linear, Basis, dan Dimensi.ppt
 
teori graf (planar
teori graf (planarteori graf (planar
teori graf (planar
 
ANALISIS REAL
ANALISIS REALANALISIS REAL
ANALISIS REAL
 

Ähnlich wie JUDUL

61207366 analisa-variabel-kompleks
61207366 analisa-variabel-kompleks61207366 analisa-variabel-kompleks
61207366 analisa-variabel-kompleksRafika Viya
 
01 bilangan kompleks
01 bilangan kompleks01 bilangan kompleks
01 bilangan komplekssiti komsiyah
 
Sistem bil kompleks dan geometri
Sistem bil kompleks dan geometriSistem bil kompleks dan geometri
Sistem bil kompleks dan geometrisyandika Rafina
 
Turuna parsial fungsi dua peubah atau lebih
Turuna parsial fungsi dua peubah atau lebihTuruna parsial fungsi dua peubah atau lebih
Turuna parsial fungsi dua peubah atau lebihMono Manullang
 
Skenario pembelajaran limit fungsi (repaired).rev
Skenario pembelajaran limit fungsi (repaired).revSkenario pembelajaran limit fungsi (repaired).rev
Skenario pembelajaran limit fungsi (repaired).revManaek Lumban Gaol
 
Kuliah kalkulus 1 tatap muka 1
Kuliah kalkulus 1   tatap muka 1Kuliah kalkulus 1   tatap muka 1
Kuliah kalkulus 1 tatap muka 1Dearest Rome
 
Bilangan kompleks
Bilangan kompleksBilangan kompleks
Bilangan kompleksbagustris
 
Kelas x-sistem-persamaan-lienar
Kelas x-sistem-persamaan-lienarKelas x-sistem-persamaan-lienar
Kelas x-sistem-persamaan-lienarAedietya Yusuf K
 
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired Manaek Lumban Gaol
 
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired Manaek Lumban Gaol
 
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired Manaek Lumban Gaol
 
Makalah kalkulus lanjut
Makalah kalkulus lanjutMakalah kalkulus lanjut
Makalah kalkulus lanjutEnggar Dewa
 

Ähnlich wie JUDUL (20)

1 Bilangan Kompleks
1 Bilangan Kompleks1 Bilangan Kompleks
1 Bilangan Kompleks
 
61207366 analisa-variabel-kompleks
61207366 analisa-variabel-kompleks61207366 analisa-variabel-kompleks
61207366 analisa-variabel-kompleks
 
01 bilangan kompleks
01 bilangan kompleks01 bilangan kompleks
01 bilangan kompleks
 
Sistem bil kompleks dan geometri
Sistem bil kompleks dan geometriSistem bil kompleks dan geometri
Sistem bil kompleks dan geometri
 
Turuna parsial fungsi dua peubah atau lebih
Turuna parsial fungsi dua peubah atau lebihTuruna parsial fungsi dua peubah atau lebih
Turuna parsial fungsi dua peubah atau lebih
 
Isi makalah
Isi makalahIsi makalah
Isi makalah
 
Skenario pembelajaran limit fungsi (repaired).rev
Skenario pembelajaran limit fungsi (repaired).revSkenario pembelajaran limit fungsi (repaired).rev
Skenario pembelajaran limit fungsi (repaired).rev
 
Soal13
Soal13Soal13
Soal13
 
Kuliah kalkulus 1 tatap muka 1
Kuliah kalkulus 1   tatap muka 1Kuliah kalkulus 1   tatap muka 1
Kuliah kalkulus 1 tatap muka 1
 
Bilangan kompleks
Bilangan kompleksBilangan kompleks
Bilangan kompleks
 
Analisis regresi-1
Analisis regresi-1Analisis regresi-1
Analisis regresi-1
 
Bilangan kompleks
Bilangan kompleksBilangan kompleks
Bilangan kompleks
 
Optimasi bersyarat metode
Optimasi bersyarat metodeOptimasi bersyarat metode
Optimasi bersyarat metode
 
Kelas x-sistem-persamaan-lienar
Kelas x-sistem-persamaan-lienarKelas x-sistem-persamaan-lienar
Kelas x-sistem-persamaan-lienar
 
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
 
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
 
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired Skenario pembelajaran limit fungsi  repaired
Skenario pembelajaran limit fungsi repaired
 
Makalah kalkulus lanjut
Makalah kalkulus lanjutMakalah kalkulus lanjut
Makalah kalkulus lanjut
 
Integral Lipat Tiga
Integral Lipat TigaIntegral Lipat Tiga
Integral Lipat Tiga
 
Trigonometri ppt bab6
Trigonometri ppt bab6Trigonometri ppt bab6
Trigonometri ppt bab6
 

JUDUL

  • 1. ANALISA VARIABEL KOMPLEKS Oleh: Drs. Toto’ Bara Setiawan, M.Si. (Email : totobara@fkip.unej.ac.id) 1
  • 2. BAB I BILANGAN KOMPLEKS Dengan memiliki sistem bilangan real ℝ saja kita tidak dapat menyelesaikan persamaan x2 +1=0. Jadi disamping bilangan real kita perlu bilangan jenis baru. Bilangan jenis baru ini dinamakan bilangan imajiner atau bilangan kompleks. 2
  • 3. BILANGAN KOMPLEKS DAN OPERASINYA Definisi 1 Bilangan kompleks adalah bilangan yang berbentuk: a + bi atau a + ib, a dan b bilangan real dan i2 = –1. Notasi Bilangan kompleks dinyatakan dengan huruf z, sedang huruf x dan y menyatakan bilangan real. Jika z = x + iy menyatakan sembarang bilangan kompleks, maka x dinamakan bagian real dan y bagian imajiner dari z. Bagian real dan bagian imaginer dari bilangan kompleks z biasanya dinyatakan dengan Re(z) dan Im(z). 3
  • 4. OPERASI HITUNG PADA BILANGAN KOMPLEKS DEFINISI 2 Bilangan kompleks z1=x1+iy1 dan bilangan kompleks z2=x2+iy2 dikatakan sama, z1=z2, jika dan hanya jika x1=x2 dan y1=y2. DEFINISI 3 Untuk bilangan kompleks z1=x1+iy1 dan z2=x2+iy2 jumlah dan hasilkali mereka berturut-turut didefinisikan sbb: z1+z2 = (x1+x2) + i(y1+y2) z1 • z2 = (x1x2 –y1y2) + i(x1y2+x2y1) 4
  • 5. Himpunan semua bilangan kompleks diberi notasi ℂ Jadi ℂ = { z | z = x + iy, x∈ℝ, y∈ℝ }. Jika Im(z)=0 maka bilangan kompleks z menjadi bilangan real x, sehingga bilangan real adalah keadaan khusus dari bilangan kompleks, sehingga ℝ⊂ℂ . Jika Re(z)=0 dan Im(z)≠0, maka z menjadi iy dan dinamakan bilangan imajiner murni. Bilangan imajiner murni dengan y=0, yakni bilanga i, dinamakan satuan imajiner. 5
  • 6. Sifat-sifat lapangan bilangan kompleks Himpunan semua bilangan kompleks bersama operasi penjumlahan dan perkalian (ℂ ,+,•) membentuk sebuah lapangan (field). Adapun sifat-sifat lapangan yang berlaku pada bilangan kompleks z1,z2 dan z3 adalah sebagai berikut: 1. z1+z2∈ℂ dan z1•z2∈ℂ . (sifat tertutup) 2. z1+z2= z2+z1 dan z1•z2= z2•z1 (sifat komutatif) 3. (z1+z2)+z3= z1+(z2+z3) dan (z1•z2) •z3= z1•(z2•z3) (sifat assosiatif) 4. z1•(z2+z3)=(z1•z2)+(z1•z3) (sifat distribtif) 5. Ada 0=0+i0∈ℂ , sehingga z+0=z (0 elemen netral penjumlahan) 6
  • 7. 6. Ada 1=1+i0∈ℂ , sehingga z•1=z (1elemen netral perkalian 7. Untuk setiap z=x+iy ℂ, ada –z=–x–iy) sehingga z+(–z)=0 8. Untuk setiap z=x+iy ℂ, ada z-1=sehingga z•z-1=1. Tugas: Buktikan sifat-sifat 1 – 8 menggunakan definsi yang telah diberikan. 7
  • 8. Contoh soal: 1. Jika z1=x1+iy1 dan z2=x2+iy2, buktikan bahwa: z1 – z2= (x1 – x2)+i(y1 – y2) 2. Diketahui: z1=2+3i dan z2=5–i. z1 tentukan z1 + z2, z1 – z2 , z1z2, dan z2 8
  • 9. Kompleks Sekawan Jika z = x + iy bilangan kompleks, maka bilangan kompleks sekawan dari z ditulis z , didefinisikan sebagai = (x,–y) = x – iy. Contoh: sekawan dari 3 + 2i adalah 3 – 2i , dan sekawan dari 5i adalah –5i. Operasi aljabar bilangan kompleks sekawan di dalam himpunan bilangan kompleks memenuhi sifat-sifat berikut : 9
  • 10. Teorema 1 : a. Jika z bilangan kompleks, maka : 1. z z 2. z z 2 Re(z) 3. z z 2 Im(z) 4. z z Re(z) 2 Im(z) 2 10
  • 11. b. Jika z1, z2 bilangan kompleks , maka : 1. z1 z2 z1 z2 2. z1 z2 z1 z2 3. z1 z2 z1 z2 z1 z1 4. , dengan z2≠0. z2 z2 11
  • 12. Interpretasi Geometris Bilangan Kompleks Karena z = x + iy dapat dinyatakan sebagai z= (x,y), merupakan pasangan terurut bilangan real, maka z dapat digambarkan secara geometri dalam koordinat Kartesius sebagai sebuah titik (x,y). Pemberian nama untuk sumbu x diubah menjadi sumbu Real dan sumbu y diubah menjadi sumbu Imajiner. Bidang kompleks tersebut di beri nama bidang Argand atau bidang z. Jika kita hubungkan titik asal (0,0) dengan titik (x,y), maka terbentuk vektor; sehingga bilangan kompleks z = x+iy = (x,y) dapat dipandang sebagai vektor z. Arti geometris dari penjumlahan dan pengurangan bilangan kompleks dapat dilihat pada gambar berikut. 12
  • 13. Im z(x, y) Bidang Argan z O Re 13
  • 14. Im z1 z2 z1 z2 O Re 14
  • 15. Im z2 z1 O Re z1 z2 z2 15
  • 16. Tugas : Diketahui z1 = 2 + 3i dan z2 = 5 – i. Gambarkan pada bidang kompleks (bidang argand), z1, z2, z1+ z2, z1- z2, z1, z2, z1 z2, z1 z2 16
  • 17. Modulus (Nilai Mutlak) dari Bilangan Kompleks Definisi 4 : Jika z = x+iy = (x,y) bilangan kompleks, maka modulus dari z, ditulis z = x+iy = x2 y2 Arti geometri dari modulus z adalah merupakan jarak dari titik O(0,0) ke z = (x,y). Akibatnya, jarak antara dua bilangan kompleks z1 =x1+iy1 dan z2 = x2+iy2 adalah (x1 x 2 )2 (y1 y 2 )2 17
  • 18. Selanjutnya apabila z1 =x1+iy1 dan r real positif, maka z – z1 = r merupakan lingkaran yang berpusat di titik z1 dengan jari-jari r. Bagaimanakah dengan z – z1 < r dan z – z1 > r Gambarkanlah pada bidang z. 18
  • 19. Teorema 2 : A. Jika z bilangan kompleks, maka berlaku : 2 1. z Re(z) 2 Im(z) 2 2. z z 2 3. z z z 4. z Re(z) Re(z) 5. z Im(z) Im(z) 19
  • 20. B. Jika z1, z2 bilangan kompleks, maka berlaku : 1. z1 z2 z1 z2 z1 z1 2. z2 z2 3. z1 z2 z1 z2 4. z1 z2 z1 z2 5. z1 z2 z1 z2 Tugas : Buktikanlah teorema A di atas dengan memisalkan z = x+iy, kemudian berdasarkan hasil A, buktikan juga teorema B ! 20
  • 21. 1. Bukti: z1 z2 z1 z2 z1 z2 (x1 iy1) (x 2 iy2 ) (x1x 2 y1y 2 ) i(x1y 2 x 2y1) (x1x 2 y1y 2 )2 (x1y 2 x 2y1)2 x1 x 2 2 2 y1 y 2 2x1x 2y1y 2 2 2 x1 y 2 2 2 x 2y1 2 2 2x1x 2y1y 2 2 (x1 y1 ) (x 2 2 2 y2 ) 2 2 2 (x1 y1 ) (x 2 2 y2 ) 2 z1 z2 z1 z2 z1 z2 21
  • 22. 2. Bukti: z1 x1 iy1 x 2 iy2 z2 x2 iy2 x 2 iy2 x1x 2 y1y 2 x 2y1 x1y 2 i x22 y2 2 x2 y2 2 2 2 2 x1x 2 y1y 2 x 2y1 x1y 2 x22 y2 2 x2 y2 2 2 x1 x 2 2 2 y1 y 2 2 2 2x1x 2y1y 2 x 2y1 2 2 x1 y 2 2 2 2x1x 2y1y 2 (x 2 y 2 )2 2 2 2 (x1 y1 ) (x 2 2 2 y2) 2 (x 2 2 y 2 ) (x 2 2 2 y2) 2 2 2 x1 y1 z1 terbukti. x2 y2 z2 2 2 22
  • 23. 3. Bukti: z1 z2 z1 z2 0 (x1y 2 x 2y1)2 0 x1 y 2 x 2y1 2x1x 2y1y 2 2 2 2 2 2x1x 2y1y 2 x1 y 2 x 2y1 2 2 2 2 x1 x 2 y1 y 2 2x1x 2y1y 2 x1 x 2 2 2 2 2 2 2 y1 y 2 2 2 x1 y 2 2 2 x 2y1 2 2 (x1x 2 y1y 2 )2 2 (x1 y1 )(x 2 2 2 y2) 2 2(x1x 2 y1y2 ) 2 (x1 y1 )(x2 y2 ) 2 2 2 2 x1 2x1x 2 x 2 y1 2y1y 2 y 2 2 2 2 2 2 2 2 x1 y1 2 (x1 y1 )(x 2 2 2 y2 ) x2 2 2 y2 2 2 2 2 2 2 (x1 x2 ) (y1 y2 ) x1 y1 x2 2 y2 2 (x1 x 2 )2 (y1 y 2 )2 2 x1 2 y1 x2 2 y2 2 z1 z2 z1 z2 terbukti 23
  • 24. 4. Bukti: z1 z2 z1 z2 z1 z1 z2 z2 z1 z2 z2 z1 z2 z1 z2 z1 z2 z1 z2 24
  • 25. Bentuk Kutub (Polar) dan Eksponen dari Bilangan Kompleks Selain dinyatakan dalam bentuk z = x+iy = (x,y), bilangan kompleks z dapat dinyatakan pula dalam bentuk koordinat kutub atau Polar, yaitu z = (r, ). Im z ( x, y ) (r, ) z r O Re 25
  • 26. Adapun hubungan antara keduanya, ( x, y ) dan (r, ) adalah : x = r cos , y = r sin , y sehingga = arc tan x adalah sudut antara sumbu x positif dengan oz didapat juga r x2 y2 z Jadi, bentuk kutub bilangan kompleks z adalah z = (r, ) = r(cos + i sin ) = r cis . dan sekawan dari z adalah = (r, - ) = r(cos - i sin ). 26
  • 27. Definisi 5 : Pada bilangan kompleks z = (r, ) = r(cos + i sin ), sudut disebut argument dari z, ditulis arg z. Sudut dengan 0 < 2 atau - < disebut argument utama dari z, ditulis = Arg z. Pembatasan untuk sudut tersebut dipakai salah satu saja. Definisi 6 : Dua bilangan kompleks z1 = r1(cos 1 + i sin 1) dan z2 = r2(cos 2 + i sin 2) dikatakan sama, jika r1 = r2, dan 1 = 2. 27
  • 28. Selain penulisan bilangan kompleks z = (x , y) = (r, ) = r(cos + i sin ) = r cis , maka anda dapat menuliskan z dalam rumus Euler (eksponen), yaitu z = rei , dan sekawannya adalah re-i . Tugas: Buktikan bahwa ei = cos + i sin , dengan menggunakan deret MacLaurin untuk cos , sin dan et dengan mengganti t = i . 28
  • 29. Contoh : Nyatakan bilangan kompleks z = 1 + i dalam bentuk polar dan eksponen ! 29
  • 30. Contoh : Nyatakan bilangan kompleks z = 1 + i dalam bentuk polar dan eksponen ! Jawab : 1 z = 1 + i, r = 2 , tan = 1, sehingga = 45⁰= 4 i Jadi z = 2 (cos 1 + i sin 1 4 )= 2 cis 1 4 = 2 e4 4 30
  • 31. Pangkat dan Akar dari Bilangan Kompleks Perkalian dan Pemangkatan Telah kita ketahui bahwa bilangan kompleks dalam bentuk kutub adalah z = r(cos + i sin ). Jika z1 = r1(cos 1 + i sin 1) & z2 = r2(cos 2 + i sin 2), maka kita peroleh hasil perkalian keduanya sebagai berikut : z1 z2 = [r1(cos 1 + i sin 1)][r2(cos 2 + i sin 2)] z1 z2 = r1 r2 [(cos 1 cos 2 - sin 1sin 2) + i (sin 1 cos 2+ cos 1sin 2)] z1 z2 = r1 r2 [cos ( 1 + 2 ) + i sin ( 1 + 2)] 31
  • 32. Dari hasil perkalian tersebut diperoleh: arg(z1 z2) = 1 + 2 = arg z1+ arg z2 Pertanyaan : Bagaimanakah jika kita perkalikan z1 z2 . . . zn dan z z z z … z = zn ? 32
  • 33. Jika diketahui: z1 = r1(cos 1 + i sin 1) z2 = r2(cos 2 + i sin 2)  zn = rn(cos n + i sin n), untuk n asli, maka secara induksi matematika, diperoleh rumus perkalian z1 z2 … zn = r1 r2 …rn[cos ( 1 + 2+…+ n) + i sin ( 1 + 2+…+ n)] . Akibatnya jika, z = r(cos + i sin ) maka zn = rn (cos n + i sin n ). . . . . . . . . . .1 Khusus untuk r = 1, disebut Dalil De-Moivre (cos + i sin )n = cos n + i sin n , n asli. 33
  • 34. Pembagian: Sedangkan pembagian z1 dan z2 adalah sebagai z1 r1(cos i sin 1) berikut: 1 z2 r2(cos 2 i sin 2 ) Setelah pembilang dan penyebut dikalikan dengan sekawan penyebut, yaitu r2(cos 2 - i sin 2), maka diperoleh : z1 r1 [cos ( 1 - 2 ) + i sin ( 1 - 2)] z2 r2 Dari rumus di atas diperoleh: z arg 1 1- 2 = arg z1 – arg z2. z2 34
  • 35. Akibat lain jika z = r(cos + i sin ), maka: 1 1 cos( ) i sin( ) z r Untuk: 1 1 . zn rn cos n i sin n Setelah pembilang dan penyebut dikalikan sekawan penyebut, maka didapat : 1 1 cos( n ) i sin( n ) .......2 zn rn 35
  • 36. Dari 1 dan 2 diperoleh: zn rn cos(n ) i sin(n ), Dalil De-Moivre berlaku untuk semua n bilangan bulat. 36
  • 37. Contoh: 6 Hitunglah : 3 i Jawab : Misalkan z 3 i, maka r z 3 1 2 tan 1 3 karena z di kuadran IV, maka dipilih 30o o o jadi 3 i 2 cos 30 i sin 30 6 6 3 i 2 cos 180o i sin 180o 2 6( 1 0) 6 2 37
  • 38. Akar Bilangan Kompleks Bilangan kompleks z adalah akar pangkat n dari 1 bilangan kompleks w, jika zn = w, dan ditulis z wn . Jika z = (cos +i sin ) akar pangkat n dari bilangan kompleks w = r(cos +i sin ), maka dari zn = w diperoleh: n(cosn +i sinn ) = r(cos +i sin ), sehingga n = r dan n = +2k , k bulat. 1 2k Akibatnya r n dan n Jadi . . . 38
  • 39. Jadi, akar pangkat n dari bilangan kompleks w = r(cos +i sin ) adalah: 1 z= [cos(2k ) + i sin ( 2k )], rn n n k bulat dan n bilangan asli. Dari persamaan zn = w, ada n buah akar berbeda yang memenuhi persamaan itu. Untuk mempermudah dipilih k = 0,1,2,3,…,(n-1); 2k 0 n < 2 , sehingga diperoleh z1,z2,z3,…,zn sebagai akar ke-n dari z. 39
  • 40. Contoh : Hitunglah (-81)1/4 Jawab : Misalkan z = (-81)1/4, berarti harus dicari penyelesaian persamaan z4 = -81. Tulis z = (cos +i sin ) dan –81 = 81(cos1800+i sin1800), sehingga 4(cos4 +i sin4 ) = 81(cos1800+i sin1800), diperoleh 4 = 81, atau = 3 dan 2k . 4 Jadi z = 3[cos( 2k )+i sin( 2k )] 4 4 Keempat akar yang dicari dapat diperoleh dengan mensubstitusi k = 0,1,2,3 ke persamaan terakhir. 40
  • 41. Latihan Soal Bab I 1. Buktikan Teorema 1 dengan memisalkan z = (x,y) = x + iy. 2. Diketahui z1 = 6 + 5i dan z2 = 8 – i. Tentukan z1 + z2, z1 - z2 , z1z2, dan z1 / z2 3. Jika z = -1-i, buktikan z2 + 2z + 2 = 0. 4. Cari bilangan kompleks z yang memenuhi sifat: a. z-1 = z dan b. z z 5. Buktikan untuk setiap z bilangan kompleks berlaku : z1. z 2 + z1.z2 = 2Re(z1.z 2 ) 6. Hitung jarak antara z1 = 2 + 3i dan z2 = 5 – i. 41
  • 42. 7.Gambarkan pada diagram argand dan sebutkan nama kurva yang terjadi : a. z – 5 = 6 dan z – 5 > 6 b. z + i = z – i c. 1 < z – i < 3 8.Nyatakan bilangan kompleks z = 2 -2i dalam bentuk polar dan eksponen ! 9. Hitunglah (-2+2i)15 10.Tentukan himpunan penyelesaian dari : z3- i = 0 42
  • 43. BAB II FUNGSI , LIMIT DAN KEKONTINUAN Sebelum dibahas mengenai fungsi kompleks, maka perlu dipelajari konsep-konsep topologi yang akan digunakan pada fungsi kompleks. Konsep-Konsep Topologi Pada Fungsi Kompleks Himpunan pada pembahasan ini adalah koleksi atau kumpulan titik-titik pada bidang Z. Dianggap anda telah memahami operasi pada himpunan yaitu gabungan, irisan, penjumlahan dan pengurangan beserta sifat-sifatnya. 43
  • 44. 1. Lingkungan/persekitaran a. Persekitaran zo adalah himpunan semua titik z yang terletak di dalam lingkaran yang berpusat di zo, berjari-jari r, r > 0. Ditulis N(zo,r) atau z – zo < r. b. Persekitaran tanpa zo adalah himpunan semua titik z zo yang terletak di dalam lingkaran yang berpusat di zo, berjari-jari r, r > 0. Ditulis N*(zo,r) atau 0< z – zo < r. 44
  • 45. Contoh : a. N(i,1) atau z – i < 1, lihat pada gambar 1 b. N*(O,a) atau 0< z – O < a, lihat pada gambar 2 Im Im 2i a i O Re Re O gambar 1 gambar 2 45
  • 46. 2. Komplemen Andaikan S suatu himpunan. Komplemen dari S ditulis Sc,merupakan himpunan semua titik pada bidang Z yang tidak termasuk di S. Contoh : Gambarkan ! A = { z | Im z< 1}, maka Ac = { z | Im z 1}. B ={ z | 2<z<4}, maka Bc = { z | z 2 atau z 4}. 46
  • 47. A = { z | Im z< 1}, maka Ac = { z | Im z 1}. B ={ z | 2<z<4}, maka Bc = { z | z 2 atau z 4}. Im Im c Bc A 4 1 A B Re 2 O O 2 4 Re 47
  • 48. 3. Titik limit Titik zo disebut titik limit dari himpunan S jika untuk setiap N*(zo, ) maka N*(zo, ) S . Jika zo ∈ S dan zo bukan titik limit, maka zo disebut titik terasing. 48
  • 49. 3. Titik limit Titik zo disebut titik limit dari himpunan S jika untuk setiap N*(zo, ) maka N*(zo, ) S . Jika zo ∈ S dan zo bukan titik limit, maka zo disebut titik terasing. 4. Titik batas Titik zo disebut titik batas dari himpunan S jika untuk setiap N*(zo, ) memuat suatu titik di S dan memuat suatu titik yang tidak di S. 49
  • 50. 3. Titik limit Titik zo disebut titik limit dari himpunan S jika untuk setiap N*(zo, ) maka N*(zo, ) S . Jika zo ∈ S dan zo bukan titik limit, maka zo disebut titik terasing. 4. Titik batas Titik zo disebut titik batas dari himpunan S jika untuk setiap N*(zo, ) memuat suatu titik di S dan memuat suatu titik yang tidak di S. 5. Batas dari himpunan S adalah himpunan semua titik batas dari S. 50
  • 51. 6. Interior dan Eksterior Titik zo disebut interior dari himpunan S jika ada N(zo, ) sehingga N(zo, ) S. Titik yang bukan titik interior atau bukan titik batas disebut titik eksterior. 51
  • 52. 6. Interior dan Eksterior Titik zo disebut interior dari himpunan S jika ada N(zo, ) sehingga N(zo, ) S. Titik yang bukan titik interior atau bukan titik batas disebut titik eksterior. 7. Himpunan Terbuka Himpunan S disebut himpunan terbuka jika semua anggota S adalah titik interior S. 52
  • 53. 6. Interior dan Eksterior Titik zo disebut interior dari himpunan S jika ada N(zo, ) sehingga N(zo, ) S. Titik yang bukan titik interior atau bukan titik batas disebut titik eksterior. 7. Himpunan Terbuka Himpunan S disebut himpunan terbuka jika semua anggota S adalah titik interior S. 8. Himpunan Tertutup Himpunan S disebut himpunan tertutup jika S memuat semua titik limitnya. 53
  • 54. 9. Himpunan Terhubung Himpunan terbuka S disebut terhubung, jika setiap dua titik di S dapat dihubungkan oleh penggal garis yang seluruhnya terletak di S. 54
  • 55. 9. Himpunan Terhubung Himpunan terbuka S disebut terhubung, jika setiap dua titik di S dapat dihubungkan oleh penggal garis yang seluruhnya terletak di S. 10. Daerah domain Himpunan terbuka S yang terhubung disebut daerah domain. 55
  • 56. 9. Himpunan Terhubung Himpunan terbuka S disebut terhubung, jika setiap dua titik di S dapat dihubungkan oleh penggal garis yang seluruhnya terletak di S. 10. Daerah domain Himpunan terbuka S yang terhubung disebut daerah domain. 11. Daerah Tertutup Daerah tertutup S adalah daerah terbuka digabung dengan batasnya. 56
  • 57. 12. Penutup dari himpunan S adalah himpunan S digabung dengan titik limitnya. 57
  • 58. Contoh : 1. Diberikan A = { z / |z|<1}, maka: Im 1 A Re 1 1 1 A adalah himpunan terbuka dan terhubung. Batas dari A adalah { z / |z|=1}. Penutup dari A adalah { z / |z| 1}. 58
  • 59. 2. Diberikan B = { z / |z|<1} U {(0,1)}, maka: Im 1 B Re 1 1 1 B adalah bukan himpunan terbuka dan juga bukan himpunan tertutup. Titik-titik limit dari B adalah { z / |z| 1}. 59
  • 60. 3. Diberikan C = { z / |z| 2}, maka: Im 2 1 Re 2 1 1 2 1 2 Titik-titik interior C adalah { z / |z|<2}. 60
  • 61. Fungsi Kompleks Definisi : Misalkan D himpunan titik pada bidang Z. Fungsi kompleks f adalah suatu aturan yang memasangkan setiap titik z anggota D dengan satu dan hanya satu titik w pada bidang W, yaitu (z,w). Fungsi tersebut ditulis w = f(z). Himpunan D disebut daerah asal (domain) dari f, ditulis Df dan f(z) disebut nilai dari f atau peta dari z oleh f. Range atau daerah hasil (jelajah) dari f ditulis Rf , yaitu himpunan f(z) untuk setiap z anggota D. 61
  • 62. f Im(z) Im( w) z w f(z) Re(z) Re(w) Bidang Z Bidang W 62
  • 63. Contoh : a) w=z+1–i b) w = 4 + 2i c) w = z2 – 5z d) f(z) = 3 z 2z 1 Contoh a,b,c adalah fungsi kompleks dengan domain semua titik pada bidang Z. Contoh d adalah fungsi kompleks dengan domain 1 semua titik pada bidang Z , kecuali z = 2 63
  • 64. Jika z = x + iy, maka fungsi w = f(z) dapat diuraikan menjadi w = u(x,y) + iv(x,y) yang berarti Re(w) dan Im(w) masing-masing merupakan fungsi dengan dua variabel real x dan y. Apabila z = r(cos + i sin ), maka w = u(r, ) + iv(r, ). 64
  • 65. Contoh : Tuliskan f(z) = 2z2 – i dalam bentuk u dan v ! 65
  • 66. Contoh : Tuliskan f(z) = 2z2 – i dalam bentuk u dan v ! Jawab : Misal z = x + iy, maka fungsi w = f(z) = 2z2 – i = 2(x + iy )2 – i = 2(x2+2xyi-y2) – i = 2(x2-y2) + i(2xy-1). Jadi u = 2(x2-y2) dan v = 2xy-1. 66
  • 67. Jika z = r(cos + i sin ). Tentukan f(z) = z2 + i 67
  • 68. Jika z = r(cos + i sin ). Tentukan f(z) = z2 + i Jawab f(z) = z2 + i = [r (cos +i sin )]2 + i = r2[cos2 - sin2 + 2isin cos ] + i = r2 (cos2 - sin2 ) + r2isin2 + i = r2 (cos2 - sin2 ) +(1+r2sin2 )i berarti u = r2(cos2 - sin2 ) dan v = 1+r2sin2 ) . 68
  • 69. Komposisi Fungsi Diberikan fungsi f(z) dengan domain Df dan fungsi g(z) dengan domain Dg. ‣ Jika Rf Dg , maka ada fungsi komposisi (g⃘f) (z) = g (f (z)), dengan domain Df. f g g f(z) z f(z) ( g  f )( z ) gf 69
  • 70. ‣ Jika Rg Df , maka ada fungsi komposisi (f⃘g) (z) = f (g (z)), dengan domain Dg. g f f g(z) z g(z) (f  g)(z) f g ∷ Tidak berlaku hukum komutatif pada (g⃘f) (z) dan (f⃘g)(z). 70
  • 71. Contoh : Misal: f(z) = 3z – i dan g(z) = z2 + z –1 + i ‣ Jika Rf Dg , maka (g⃘f) (z) = g (f (z)) = g(3z – i) = (3z – i)2 + (3z – i) –1 + i = 9z2 – 6iz – 1 + 3z – i – 1 + i = 9z2 – 3z – 2 – 6iz 71
  • 72. ‣ Jika Rg Df , maka (f⃘g) (z) = f (g (z)) = f(z2 + z –1 + i) = 3z2 + 3z – 3 + 3i – i Karena 9z2 – 3z – 2 – 6iz ≠ 3z2 + 3z – 3 + 3i – i Jadi (g⃘f) (z) (f⃘g)(z) atau (g⃘f) (f⃘g), (tidak komutatif) 72
  • 73. Interpretasi Geometris Untuk setiap variabel bebas z = x + iy anggota domain ada satu dan hanya satu variabel tak bebas w = u + iv yang terletak pada suatu bidang kompleks. Masing-masing variabel terletak pada suatu bidang kompleks, z pada bidang Z dan w pada bidang W. Karena pasangan (z,w) mengandung 4 dimensi, maka kita tidak dapat menggambarkannya pada satu sistem. Tetapi kita dapat melihat gambaran dari w = f(z). Caranya dengan memandang fungsi f tersebut sebagai pemetaan (transformasi) dari titik di bidang Z ke titik di bidang W dengan aturan f. Untuk suatu titik z maka f(z) disebut peta dari z. 73
  • 74. Contoh 1 : Diketahui fungsi w = 2z – 1 + i. Untuk setiap variabel bebas z = x + iy didapat nilai w = (2x – 1) + (2y + 1)i. Misalnya untuk z1 = 1 + i , dan z2 = 2 – 3i , berturut- turut diperoleh : w1 = 1 + 3i , dan w2 = 3 – 5i. Gambar dari z1, z2, w1 , dan w2 dapat dilihat di bawah ini Y V bidang Z bidang W 3 w1 1 z1 O 1 2 X O 1 3 U 3 z2 5 w2 74
  • 75. Contoh 2 : Diketahui fungsi w = z2. Dengan menggunakan z = r (cos +i sin ), maka diperoleh w = z2 = r2 (cos2 +i sin2 ). Jika sebuah lingkaran pusat O berjari-jari r pada bidang Z, maka dapat dipetakan ke bidang W menjadi sebuah lingkaran pusat O berjari-jari r2. Daerah 0 arg z dipetakan menjadi daerah 0 arg w 2 . Gambar keduanya dapat dilihat di bawah ini. 75
  • 76. bidang W bidang Z r2 r 2 76
  • 77. Limit K Diketahui daerah D pada bidang Z dan titik zo terletak di dalam D D z atau pada batas D. Misalkan z fungsi w = f(z) terdefinisi pada D, o kecuali di zo. N * (zo, ) Apabila titik z bergerak mendekati bidang Z titik zo melalui setiap lengkungan sebarang K dan mengakibatkan nilai f(z) bergerak mendekati D suatu nilai tertentu, yaitu wo pada f (z ) bidang W, maka dikatakan limit wo f(z) adalah wo untuk z mendekati zo, ditulis : lim f(z) wo N(wo, ) z zo bidang W 77
  • 78. Definisi : Misalkan fungsi w = f(z) terdefinisi pada daerah D, kecuali di zo (titik zo di dalam D atau pada batas D). limit f(z) adalah wo untuk z mendekati zo, jika untuk setiap > 0, terdapat > 0 sedemikian hingga |f(z) – wo |< , apabila 0 <|z – zo|< , ditulis: lim f(z) wo z zo 78
  • 79. Perlu diperhatikan bahwa : 1. Titik zo adalah titik limit domain fungsi f. 2. Titik z menuju zo melalui sebarang lengkungan K, artinya z menuju zo dari segala arah. 3. Apabila z menuju zo melalui dua lengkungan yang berbeda, mengakibatkan f(z) menuju dua nilai yang berbeda, maka limit fungsi f tersebut tidak ada untuk z mendekati zo. 79
  • 80. Contoh 1 : Buktikan bahwa : lim 2z2 3z 2 5 z 2 z 2 80
  • 81. Contoh 1 : Buktikan bahwa : lim 2z2 3z 2 5 z 2 z 2 Bukti: Misalkan diberikan bilangan > 0, kita akan mencari > 0 sedemikian, sehingga: 0 | z 2| | 2z2 3z 2 5 | , untuk z 2 z 2 Lihat bagian sebelah kanan 81
  • 82. Dari persamaan kanan diperoleh: | 2z2 3z 2 5 | | (2z 1)(z 2) 5| z 2 (z 2) (2z 1 5)(z 2) | | (z 2) | 2(z 2) | |z 2| 2 Hal ini menunjukkan bahwa telah diperoleh. 2 82
  • 83. Bukti Formal : Jika diberikan > 0 , maka terdapat , sehingga 2 untuk z 2, diperoleh 0 |z 2| | 2z2 3z 2 5 | z 2 (2z 1)(z 2) | 5| (z 2) | 2(z 2) | 2 Jadi | 2z2 3z 2 5 | apabila 0 | z 2 | z 2 2 lim 2z2 3z 2 5 Terbukti z 2 z 2 83
  • 84. Teorema Limit : Teorema 1 : Jika fungsi f mempunyai limit untuk z menuju zo , maka nilai limitnya tunggal. 84
  • 85. Teorema Limit : Teorema 1 : Jika fungsi f mempunyai limit untuk z menuju zo , maka nilai limitnya tunggal. Bukti: Misal limitnya w1 dan w2, maka f(z) w1 w1 f(z) 2 f(z) w 2 2 w1 f(z) f(z) w 2 w1 f(z) f(z) w 2 2 2 sehingga w1 w 2 jadi w1 w2 85
  • 86. Teorema 2 : Misalkan z = (x,y) = x+iy dan f(z) = u(x,y) + iv(x,y) dengan domain D. Titik zo = (xo,yo) = xo+iyo di dalam D atau batas D. Maka lim f(z) xo iyo jika dan hanya jika z zo lim u(x, y) xo dan lim v(x, y) yo z zo z zo 86
  • 87. Teorema 3 : Misalkan fungsi f dan g limitnya ada. lim f(z) = a dan lim g(z) = b, maka 1. lim (f(z) +g(z)) = a + b (untuk z → zo) 2. lim (f(z) . g(z)) = a . b (untuk z → zo) 3. lim (f(z) / g(z)) = a / b (untuk z → zo) Tugas : Buktikan ketiga teorema limit tersebut ! 87
  • 88. Contoh 1 : Hitunglah lim z2 1 z i z i 88
  • 89. Contoh 1 : Hitunglah lim z2 1 z i z i lim z2 1 lim (z i)(z i) Jawab: z i z i z i z i lim (z i) z i 2i 89
  • 90. Contoh 2 : Jika f(z) 2xy x 2 i . Buktikan lim f(z) tidak ada ! x2 y2 y 1 z 0 90
  • 91. Contoh 2 : Jika f(z) 2xy x 2 i . Buktikan lim f(z) tidak ada ! x2 y2 y 1 z 0 Bukti : Kita tunjukkan bahwa untuk z menuju 0 di sepanjang garis y = 0, maka lim f(z) lim f(z) lim x 2i 0 1 z 0 ( x,0) (0,0) x 0 Sedangkan di sepanjang garis y = x, lim f(z) lim f(z) lim (1 x 2 i) 1 2 z 0 (x,x ) (0,0) x 0 x 1 Dari 1 dan 2, terbukti lim f(z) tidak ada z 0 91
  • 92. Kekontinuan Fungsi Definisi : Misalkan fungsi f(z) terdefinisi di D pada bidang Z dan titik zo terletak pada interior D, fungsi f(z) dikatakan kontinu di zo jika untuk z menuju zo, maka lim f(z) = f(zo). 92
  • 93. Jadi, ada tiga syarat fungsi f(z) kontinu di zo, yaitu : 1. f(zo ) ada 2. lim f(z) ada z zo 3. lim f(z) f(zo ) z zo Fungsi f(z) dikatakan kontinu pada suatu daerah R, jika f(z) kontinu pada setiap titik pada daerah R tersebut. 93
  • 94. Teorema 4 : Jika f(z) = u(x,y) + iv(x,y), f(z) terdefinisi di setiap titik pada daerah R, dan zo = xo+ i yo titik di dalam R, maka fungsi f(z) kontinu di zo jika dan hanya jika u(x,y) dan v(x,y) masing-masing kontinu di (xo,yo). 94
  • 95. Teorema 5 : Andaikan f(z) dan g(z) kontinu di zo, maka masing- masing fungsi : 1. f(z) + g(z) 2. f(z) . g(z) 3. f(z) / g(z), g(z) 0 4. f(g(z)); f kontinu di g(zo), kontinu di zo. 95
  • 96. Contoh 1 : z2 4 , z 2i z 2i Fungsi f(z) = , apakah kontinu di 2i 3 4z, z 2i Jawab : f(2i) = 3 + 4(2i) = 3 + 4i, sedangkan untuk z mendekati 2i, lim f(z) = z + 2i, sehingga lim f(z) f(2i) z 2i jadi f(z) diskontinu di z = 2i. 96
  • 97. Contoh 2. z2 1 Dimanakah fungsi g(z) 2 kontinu ? z 3z 2 Jawab : Coba anda periksa bahwa g(z) diskontinu di z = 1 dan z = 2. Jadi g(z) kontinu di daerah z z 2 97
  • 98. BAB III. TURUNAN 3.1 Definisi Turunan Diberikan fungsi f yang didefinisikan pada daerah D dan zo D. f(z) f(zo ) Jika diketahui bahwa nilai lim ada, maka z zo z zo nilai limit ini dinamakan turunan atau derivatif fungsi f di titik zo. Dinotasikan : f’(zo) 98
  • 99. ⇛ Jika f’(zo) ada, maka f dikatakan terdifferensial atau diferensiabel di zo. Dengan kata lain : f(zo z) f(zo ) f ' (zo ) lim f lim z 0 z z 0 z ⇛ Jika f terdifferensial di semua titik pada D, maka f terdifferensial pada D Contoh 3.1.1 Buktikan f(z) = z2 terdifferensiasi diseluruh ℂ 99
  • 100. Bukti : Ditinjau sebarang titik zo ℂ f(z) f(zo ) f ' (zo ) lim z zo z zo z2 z2 o lim z zo z zo (z zo )(z zo ) lim z zo z zo 2zo Karena zo sebarang maka f(z) = z2 terdefferensial di seluruh ℂ 100
  • 101. Teorema 3.1 Jika f fungsi kompleks dan f’(zo) ada, maka f kontinu di zo Bukti : 101
  • 102. Bukti : Diketahui f’(zo) ada Akan dibuktikan f kontinu di zo atau lim f(z) f(zo ) z zo f(z) f(zo ) lim (f(z) f(zo )) lim (z zo ) z zo z zo (z zo ) f(z) f(zo ) lim lim (z zo ) z zo (z zo ) z zo f ' (z) 0 0 sehingga lim f(z) lim f(zo ) f(zo ) z zo z zo dengan kata lain f kontinu di zo. 102
  • 103. Contoh 3.1.2 Buktikan f(z) = |z|2 kontinu di seluruh bidang kompleks tetapi hanya terdifferensial di z = 0 Bukti : f(z) = |z|2 = x2 + y2 berarti u(x,y) = x2 + y2 dan v(x,y) = 0 u dan v kontinu di D, maka f(z) kontinu di D f(z) f(0) | z |2 f ' (0) lim lim z 0 z 0 z 0 z lim zz 0 z 0 z Jadi f(z) terdifferensial di z = 0 103
  • 104. 3.2 Syarat Chauchy-Riemann Syarat yang diperlukan agar fungsi f terdiferensial di zo = xo + i yo adalah syarat Chauchy-Riemann, yang menghubungkan derivatif-derivatif parsial tingkat pertama dari fungsi bagian real dan fungsi bagian imajiner dari f. 104
  • 105. Terema 3.2.1 (Syarat Chauchy-Riemann Jika f(z) = u(x,y) + i v(x,y) terdifferensial di zo = xo + i yo, maka u(x,y) dan v(x,y) mempunyai derivatif parsial pertama di (xo,yo) dan di titik ini dipenuhi persamaan Cauchy – Riemann u v dan u v x y y x derivatif f di zo dapat dinyatakan dengan f' (zo ) ux (xo, yo ) i v x (xo, yo ) Jika persamaan C-R tidak dipenuhi di (xo,yo) maka f(z) = u(x,y) + i v(x,y) tidak terdifferensial di zo = xo + i yo 105
  • 106. Contoh 3.2.1 Buktikan f(z) = |z|2 tidak terdifferensiasi di z 0 Bukti : f(z) = x2 + y2 sehingga u(x,y) = x2 + y2 v(x,y) = 0 Persamaan Cauchy – Riemann u 2x dan u 2y x y v 0 dan v 0 x y u v 2x 0(1) x y 106
  • 107. dan u v 2y 0(2) y x (1) dan (2) tidak dipenuhi jika x 0 atau y 0, jadi pasti f tidak terdeferensial di z 0 107
  • 108. Catatan : Syarat C-R hanya syarat perlu untuk keterdifferensialan. Contoh 3.2.2 x 3(1 i) y 3(1 i) Buktikan fungsi f(z) = x2 y2 dan f(0) = 0, tidak terdifferensial di 0, memenuhi C-R Bukti : x3 y3 u= 2 dengan u(0,0) = 0 x y2 x3 y3 dengan v(0,0) = 0 v= 2 x y2 ux(0,0) = lim u(x,0) u(0,0) = 1 x o x u(0,y) u(0,0) lim uy(0,0) = y o = -1 y 108
  • 109. v(x,0) v(0,0) vx(0,0) = lim x =1 x o v(0,y) v(0,0) vy(0,0) = lim y =1 y o Jadi persamaan Cauchy – Riemann terpenuhi f(z) f(0) x 3(1 i) y 3(1 i) Tetapi lim lim 2 z 0 z z 0 (x y 2)(x iy) Untuk z 0 lim x3(1 i) Sepanjang garis real y = 0 3 =1+i x o x 109
  • 110. 2 i x3 i Sepanjang garis real y = x lim = 1 i x o 2(1 i) x3 Jadi lim f(z) f(0) tidak ada z o z sehingga f tidak terdifferensial di 0 meskipun persamaan C-R dipenuhi di (0,0) 110
  • 111. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa : i. Syarat perlu f(z) = u(x,y) + iv(x,y), zo = xo + i yo u , v f’(z) ada maka u , , v ada di (xo, yo) x y x y berlaku C-R yaitu : u v u v dan x = y y = x dan f’(z0) = ux(x0,y0) + i vx(x0,y0) 111
  • 112. ii. Syarat cukup u(x,y), v(x,y), ux(x,y), vx(x,y), uy(x,y), vy(x,y) kontinu pada kitar zo = xo + i yo dan di (xo,yo) dipenuhi C-R maka f’(zo) ada 112
  • 113. Contoh 3.2.3 Buktikan f(z) = ex(cos y + i sin y) terdiferensial untuk setiap z dalam ℂ Bukti : u(x,y) = excos y ux(x,y) = excos y ada dan uy(x,y) = -exsin y kontinu di v(x,y) = exsin y vx(x,y) = exsin y setiap (x,y) ℂ vy(x,y) = excos y 113
  • 114. Berdasarkan persamaan C-R : ux = vy dan uy = -vx dipenuhi di (x,y) ℂ, dan ada kitar dimana keenam fungsi kontinu dan C-R dipenuhi di (x,y). Jadi f’(z) ada z ℂ. Dan f’(z) = ux(x,y) + i vx(x,y) = excos y + i exsin y 114
  • 115. 3.3 Syarat C-R Pada Koordinat Kutub Jika f(z) = u(x,y) + i v(x,y) dapat diilustrasikan dalam koordinat kartesius maka dengan menggunakan hubungan x = r cos dan y = r sin , diperoleh z = r cos + i sin , sehingga f(z) = u(r, ) + i v(r, ) dalam sistem koordinat kutub 115
  • 116. Teoreama 3.3.1 Jika f(z) = u(r, ) + i v(r, ) terdiferensial dan kontinu pada suatu kitar (ro, o) dan jika dalam kitar tersebut ur, u , vr, v ada dan kontinu di (ro, o) dan dipenuhi C-R yaitu: u 1 v 1 v v ,r 0 = dan r = r r r maka f’(z) = ada di z = zo dan f’(z) = (cos o – i sin o) [ur(ro, o) + i vr(ro, o)] 116
  • 117. Contoh 3.3.1 Diketahui f(z) = z-3, tentukan f’(z) dalam bentuk kootdinat kutub 117
  • 118. Jawab : f(z) = z-3 = r-3 (cos 3 - i sin 3 ), maka : u = r-3 cos 3 , sehingga ur = -3r-4 cos 3 dan u = -3r-3 sin 3 v = -r-3 sin 3 , sehingga vr = 3r-4 sin 3 dan v = -3r-3 cos 3 keenam fungsi ini kontinu dan syarat C-R dipenuhi untuk semua z 0 Jadi f(z) = z-3 terdiferensial untuk z 0 Dengan demikian f’(z) dalam koordinat kutub adalah : f’(z) = (cos – i sin ) (-3r-4 cos 3 + i 3r-4 sin 3 ) = cis(- ) (-3r-4) cis(-3 ) = -3r-4 cis(-4 ) 118
  • 119. 3.4 Aturan Pendiferensialan Jika f(z), g(z) dan h(z) adalah fungsi- fungsi kompleks serta f’(z), g’(z) dan h’(z) ada, maka berlaku rumus-rumus : 1. dc 0, d(z) 1 dz dz d cf(z) 2. cf' (z) dz 3. d f(z) g(z) f ' (z) g' (z) dx 4. d f(z)g(z) f ' (z)g(z) f(z)g' (z) dx 5. d f(z) f ' (z)g(z) f(z)g' (z) dx g(z) g(z) 2 119
  • 120. 6. dzn nzn 1 dz 7. Jika h(z) g[f(z)] maka h' (z) g' [f(z)]f ' (z) biasa disebut dengan komposisi (aturan rantai) dw dw . d dz d dz 120
  • 121. 3.5 Fungsi Analitik Definisi 3.5.1 Fungsi f analitik di zo, jika ada r > 0 sedemikian, hingga f’(z) ada untuk setiap z N(zo,r) (persekitaran zo) f diferensiable r zo Fungsi analitik untuk setiap z ℂ dinamakan fungsi utuh 121
  • 122. Contoh 3.5.1 1 1. f(z) = analitik kecuali di z = 0 z 2. f(z) = x3 + iy3 diperoleh : u = x3 ; v = y3 sehingga ux = 3x2 ; vx = 0 ; uy = 0 ; vy = 3y2 dengan menggunakan persamaan C-R : 3x2 = 3y2 y= x dan vx = uy = 0 persamaan C-R dipenuhi dan kontinu digaris y = x berarti f’(z) ada hanya di y = x Jadi f(z) tidak analitik dimanapun karena tidak ada kitar. 122
  • 123. Sifat sifat analitik Misalnya f dan g analitik pada D, maka : o f g merupakan fungsi analitik o fg merupakan fungsi analitik o f/g merupakan fungsi analitik dengan g 0 o h = g ∘ f merupakan fungsi analitik o berlaku aturan L’hospital yaitu : fz f' z lim , dengan g(z) 0 g' (z) 0 z zo g z g' z 123
  • 124. 3.6 Titik Singular Definisi 3.6.1 Titik z1 disebut titik singular dari f jika f tidak analitik di z1 tetapi untuk setiap kitar dari z1 memuat paling sedikit satu titik dimana f analitik. 124
  • 125. Jenis kesingularan f(z) atau titik singular antara lain : 1. Titik singular terisolasi Titik zo dinamakan titik singular terisolasi dari f(z) jika terdapat 0 demikian sehingga lingkaran |z – zo| = hanya melingkari titik singular lainnya. Jika seperti itu tidak ada, maka z = zo disebut titik singular tidak terisolasi. 125
  • 126. 2. Titik Pole (titik kutub) Titik z = zo disebut titik pole tingkat n, jika berlaku lim (z zo )n f(z) A 0 . z zo Jika n = 1, zo disebut sebagai titik pole sederhana. 3. Titik Cabang Dari fungsi bernilai banyak dapat menjadi titik singular. 4. Titik Singular dapat dihapuskan Titik singular zo disebut titik singular dapat dihapuskan dari f(z) jika lim f(z) ada. z o 126
  • 127. 5. Titik Singular Essensial Titik singular z = zo yang tidak memenuhi syarat titik singular pole titik cabang atau titik singular yang dapat dihapuskan disebut titik singular essensial. 6. Titik Singular tak hingga Jika f(z) mempunyai titik singular di z = , maka sama dengan menyatakan f(1/w) mempunyai titik singular di w = 0. 127
  • 128. Contoh 3.6.1 1 • g(z) = 2 berarti titik z = i adalah titik pole tingkat 2 (z 1) dari g(z) • h(z) = |z|2 tidak merupakan titik singular • k(z) = ln (z2 + z – 2) maka titik cabang adalah z1 = 1 dan z2 = –2 karena (z2 + z – 2) = (z – 1) (z + 2) = 0 128
  • 129. 3.7 Fungsi Harmonik f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik pada D maka u dan v mempunyai derivatif parsial di semua orde yang kontinue pada D. Jadi dalam D berlaku C-R , ux = vy dan uy = –vx Karena derifatif-derivatif parsial dari u dan v kontinue dalam D, maka berlaku vxy = vyx. Jika dalam ux = vy dan uy = –vx diderivatifkan parsial terhadap x dan y maka (x,y) D berlaku uxx + uyy = 0 vxx = vyy = 0 129
  • 130. Jika f analitik pada D maka u dan v pada D memenuhi persamaan differensial Laplace dalam 2 dimensi. 2 2 2 2 0 x y u dan v dimana f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik pada suatu domain maka f(z) harmonik pada domain tersebut. Dua fungsi u dan v sedemikian sehingga f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik dalam suatu domain dinamakan dua fungsi yang harmonik konjugat dalam domain itu. 130
  • 131. Contoh 3.7.1 Diberikan u(x,y) harmonik pada D dan tentukan fungsi v yang harmonik konjugat dengan u = 4xy3 – 12x3y, (x,y) ℂ Jawab : Misal diklaim konjugatnya adalah v(x,y) jadi f(z) = u(x,y) + iv(x,y) analitik pada ℂ sedemikian sehingga berlaku C-R ux = vy dan uy = -vx ux = 4y3 – 12x2y vy = 4y3 – 12x2y uy= 12xy2 – 4x3 v= y4 – 6x2y2 + g(x) karena vx = –uy maka –12xy2 + g’(x) = –12xy2 + 4x3 sehingga g’(x) = 4x3 diperoleh g(x) = x4 + C Jadi v = y4 – 6x2y2 + x4 + C 131
  • 132. Cara Milne Thomson Cara yang lebih praktis menentukan fungsi harmonik konjugat atau dari fungsi harmonik u diberikan u(x,y) harmonik pada D andaikan v(x,y) sehingga f(z) = u(x,y)+ iv(x,y) analitik pada D f”(z) = ux(x,y) + ivx(x,y) sesuai persamaan C-R : f”(z) = ux(x,y) – iuy(x,y) z = x + iy dan z = x – iy sehingga diperoleh x z z dan y z z 2 2i z z,z z z z,z z f(z) = ux – iuy 2 2i 2 2i 132
  • 133. Suatu identitas dalam z dan z , jika diambil z = z maka f’(z) = ux(z,0) – iuy(z,0) Jadi f(z) adalah fungsi yang derivatifnya ux(z,0) – iuy(z,0) kemudian didapat v(x,y) 133
  • 134. Contoh 3.7.2 Dari Contoh 3.7.1 dengan u= 4xy3 – 4x3y, (x,y) ℂ, jika diselesaikan dengan menggunakan cara Milne Thomson. Jawab : ux = 4y3 – 12x2y uy= 12xy2 – 4x3 f’(z) = ux(z,0) – iuy(z,0) = –i(– 4z3) = 4iz3 sehingga f(z) = iz4 + A f(z) = i(x + iy)4 + A = 4xy3 – 4x3y + i(x4 – 6x2y2 + y4) + A 134