SlideShare a Scribd company logo
1 of 25
Download to read offline
Pertemuan 1 
Bilangan Kompleks 
1.1 Pendahuluan 
Bilangan kompleks merupakan salah satu terobosan penting dalam dunia Matematika. Bagi yang 
telah mengikuti perkuliahan Aljabar Linear, himpunan bilangan bulat telah dikenal sebagai suatu 
himpunan yang sederhana yang memiliki struktur grup, dan lebih jauh lagi gelanggang. Struk- 
tur grup dari bilangan bulat membuat setiap persamaan linear monik memiliki solusi. Tetapi 
persamaan linear umum: 
ax + b = c; 
dengan a; b; c di suatu himpunan F menuntut struktur yang lebih canggih bagi F, yaitu lapangan. 
Lapangan yang paling sederhana1 adalah bilangan rasional: 
Q = 
n a 
b
o 
: 
a; b 2 Z 
Tetapi lapangan ini tidak memiliki sifat berikut ini: setiap subset terbatas darinya memiliki batas 
atas terkecil dan batas bawah terbesar. Sifat ini yang kemudian berakibat setiap barisan Cauchy 
konvergen. Sifat ini disebut "lengkap". Kebutuhan untuk mengkonstruksi sebuah lapangan yang 
lengkap yang kemudian memberikan himpunan bilangan real. Tetapi, meskipun himpunan bi- 
langan real memiliki sifat kelengkapan, lapangan tersebut tidak tertutup secara aljabar: setiap 
polinom berderajat n memiliki n buah pembuat nol. 
Salah satu contoh klasik mengenai fakta ini adalah persamaan x2 + 1 = 0 yang sama sekali 
tidak memiliki akar di bilangan real. Jika akar dari persamaan ini disebut i, maka kita dapat mem- 
bentuk lapangan bilangan kompleks yang tertutup secara aljabar. Masalah yang serius dalam hal 
ini adalah persamaan: x2 + 1 = 0 memiliki dua akar. Akar yang manakah yang akan kita pilih 
sebagai i? Ini sebabnya pendekatan yang lebih formal dan rigid dibutuhkan untuk mende
nisikan 
himpunan bilangan kompleks. 
Dalam Bab ini kita akan memperkenalkan konsep bilangan kompleks. Sekurang-kurangnya, ada 
empat pendekatan untuk mende
nisikan bilangan kompleks yang akan kita perkenalkan: 
1. dalam bentuk pasang terurut: (a; b) dengan a; b 2 R. 
2. dalam bentuk rektangular: a + bi, dengan a; b 2 R. 
3. dalam bentuk matriks:  
a b 
b a 
 
; dengan a; b 2 R: 
4. dalam bentuk: r (cos  + i sin ). 
1Meskipun sederhana perlu diberi arti dan pengertian untuk bisa bermakna secara unik. 
5
6 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS 
Masing-masing bentuk memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing. Kemampuan untuk 
bekerja dengan masing-masing bentuk, dan mengubah dari satu bentuk ke bentuk lain, serta 
memanfaatkan keunggulan tiap bentuk merupakan kemampuan minimal yang dituntut. 
1.2 Lapangan Bilangan Kompleks 
Lapangan bilangan kompleks C adalah: himpunan yang berisikan pasangan terurut bilangan real 
(a; b). Dua buah bilangan kompleks (a; b) dan (c; d) dikatakan sama, jika a = c dan b = d, 
Himpunan C dilengkapi dengan dua operasi penjumlahan: 
(a; b) + (c; d) = (a + b; c + d); (1.1) 
dan perkalian: 
(a; b)(c; d) = (ac  bd; ad + bc): (1.2) 
Terhadap operasi penjumlahan, (C; +) memenuhi: 
(G1) komutatif: (a1; b1) + (a2; b2) = (a2; b2) + (a1; b1), 
(G2) asosiatif: ((a1; b1) + (a2; b2)) + (a3; b3) = (a1; b1) + ((a2; b2) + (a3; b3)). 
(G3) memiliki elemen identitas: (0; 0) sehingga (a; b) + (0; 0) = (a; b). 
(G4) memiliki elemen invers: untuk setiap (a; b) 2 C terdapat (a;b) 2 C sehingga: (a; b) + 
(a;b) = (0; 0). 
Dengan perkataan lain, (C; +) membentuk grup komutatif. 
Terhadap operasi perkalian, Cnf(0; 0)g membentuk grup komutatif juga. Elemen identitas pada 
grup perkalian ini adalah: (1; 0). Misalkan (a; b) adalah bilangan kompleks. Kita ingin mencari 
bilangan kompleks (x; y) yang merupakan invers perkalian dari (a; b), yaitu: 
(a; b)(x; y) = (1; 0); 
(ax  by; bx + ay) = (1; 0): 
Jadi:  
ax  by = 1 
bx + ay = 0: 
Ini adalah persamaan linear dalam x dan y. Solusi dari sistem persamaan di atas adalah: 
x =
1 b 
0 a
a b 
b a
= a 
a2 + b2 ; (1.3) 
dan 
y =

More Related Content

What's hot

Aljabar 3-struktur-aljabar
Aljabar 3-struktur-aljabarAljabar 3-struktur-aljabar
Aljabar 3-struktur-aljabarmaman wijaya
 
fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadrat
 fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadrat fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadrat
fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadratmfebri26
 
Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01
Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01
Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01KuliahKita
 
Bab I teori bilangan
Bab I teori bilanganBab I teori bilangan
Bab I teori bilanganHaryono Yono
 
Teori bilangan
Teori bilanganTeori bilangan
Teori bilanganUjang Kbm
 
Latihan teori bilangan
Latihan teori bilanganLatihan teori bilangan
Latihan teori bilanganSoni Matri
 
Modul 1 bilangan bulat
Modul 1 bilangan bulatModul 1 bilangan bulat
Modul 1 bilangan bulatAcika Karunila
 
Makalah struktur aljabar grupoida by dianto irawan
Makalah struktur aljabar grupoida by dianto irawanMakalah struktur aljabar grupoida by dianto irawan
Makalah struktur aljabar grupoida by dianto irawanDIANTO IRAWAN
 
Makalah matematika
Makalah matematikaMakalah matematika
Makalah matematikaMutiaIranda
 
himpunan dalam matematika
 himpunan dalam matematika himpunan dalam matematika
himpunan dalam matematikaFarichah Riha
 

What's hot (18)

Ring
RingRing
Ring
 
Teori bilangan bab3_1
Teori bilangan bab3_1Teori bilangan bab3_1
Teori bilangan bab3_1
 
Ppt heppi pryitno
Ppt heppi pryitnoPpt heppi pryitno
Ppt heppi pryitno
 
Aljabar 3-struktur-aljabar
Aljabar 3-struktur-aljabarAljabar 3-struktur-aljabar
Aljabar 3-struktur-aljabar
 
struktur aljabar
struktur aljabarstruktur aljabar
struktur aljabar
 
fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadrat
 fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadrat fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadrat
fungsi, persamaan & pertidaksamaan kuadrat
 
Ring ( gelanggang_)
Ring ( gelanggang_)Ring ( gelanggang_)
Ring ( gelanggang_)
 
Pendahulan teori bilangan
Pendahulan teori bilanganPendahulan teori bilangan
Pendahulan teori bilangan
 
Struktur aljabar-2
Struktur aljabar-2Struktur aljabar-2
Struktur aljabar-2
 
Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01
Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01
Matematika Diskrit - 07 teori bilangan - 01
 
Bab I teori bilangan
Bab I teori bilanganBab I teori bilangan
Bab I teori bilangan
 
Teori bilangan
Teori bilanganTeori bilangan
Teori bilangan
 
Latihan teori bilangan
Latihan teori bilanganLatihan teori bilangan
Latihan teori bilangan
 
Modul 1 bilangan bulat
Modul 1 bilangan bulatModul 1 bilangan bulat
Modul 1 bilangan bulat
 
Makalah struktur aljabar grupoida by dianto irawan
Makalah struktur aljabar grupoida by dianto irawanMakalah struktur aljabar grupoida by dianto irawan
Makalah struktur aljabar grupoida by dianto irawan
 
Grup
GrupGrup
Grup
 
Makalah matematika
Makalah matematikaMakalah matematika
Makalah matematika
 
himpunan dalam matematika
 himpunan dalam matematika himpunan dalam matematika
himpunan dalam matematika
 

Similar to Week1

Konsep Bilangan Bulat
Konsep Bilangan BulatKonsep Bilangan Bulat
Konsep Bilangan BulatAbdul Rais P
 
Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)
Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)
Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)Ig Fandy Jayanto
 
Aljaba boolean&teorigraph asepjalaludin
Aljaba boolean&teorigraph asepjalaludinAljaba boolean&teorigraph asepjalaludin
Aljaba boolean&teorigraph asepjalaludinAsep Jalaludin
 
Aljabar boolean [Autosaved].pptx
Aljabar boolean [Autosaved].pptxAljabar boolean [Autosaved].pptx
Aljabar boolean [Autosaved].pptxibnurasyid10
 
Ppt persamaan kuadrat
Ppt persamaan kuadratPpt persamaan kuadrat
Ppt persamaan kuadratfajarcoeg
 
Aljabar boolean MK matematika diskrit
Aljabar boolean MK matematika diskritAljabar boolean MK matematika diskrit
Aljabar boolean MK matematika diskritriyana fairuz kholisa
 
Keterbagian, KPK & FPB
Keterbagian, KPK & FPBKeterbagian, KPK & FPB
Keterbagian, KPK & FPBHyronimus Lado
 
Koefisien binomial
Koefisien binomialKoefisien binomial
Koefisien binomialoilandgas24
 
Kel 1 bilangan
Kel 1 bilanganKel 1 bilangan
Kel 1 bilanganMas Becak
 
Aljabar boolean(1)
Aljabar boolean(1)Aljabar boolean(1)
Aljabar boolean(1)tafrikan
 
Persamaan dan pertidaksamaan
Persamaan dan pertidaksamaanPersamaan dan pertidaksamaan
Persamaan dan pertidaksamaandeepsypuss
 
Sistem bilangan cacah dan bulat Teobil
Sistem bilangan cacah dan bulat TeobilSistem bilangan cacah dan bulat Teobil
Sistem bilangan cacah dan bulat TeobilNailul Hasibuan
 
kumpulan rumus mtk smp
kumpulan rumus mtk smpkumpulan rumus mtk smp
kumpulan rumus mtk smpTeguh Nugraha
 
Persamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan Diskriminan
Persamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan DiskriminanPersamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan Diskriminan
Persamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan Diskriminanhari wihana
 

Similar to Week1 (20)

Trigonometri ppt bab6
Trigonometri ppt bab6Trigonometri ppt bab6
Trigonometri ppt bab6
 
Konsep Bilangan Bulat
Konsep Bilangan BulatKonsep Bilangan Bulat
Konsep Bilangan Bulat
 
Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)
Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)
Sistem bilangan bulat (makul teori bilangan)
 
Aljaba boolean&teorigraph asepjalaludin
Aljaba boolean&teorigraph asepjalaludinAljaba boolean&teorigraph asepjalaludin
Aljaba boolean&teorigraph asepjalaludin
 
Aljabar boolean [Autosaved].pptx
Aljabar boolean [Autosaved].pptxAljabar boolean [Autosaved].pptx
Aljabar boolean [Autosaved].pptx
 
Ppt persamaan kuadrat
Ppt persamaan kuadratPpt persamaan kuadrat
Ppt persamaan kuadrat
 
Aljabar boolean MK matematika diskrit
Aljabar boolean MK matematika diskritAljabar boolean MK matematika diskrit
Aljabar boolean MK matematika diskrit
 
Kalkulus
Kalkulus Kalkulus
Kalkulus
 
Bilangan kompleks
Bilangan kompleksBilangan kompleks
Bilangan kompleks
 
Keterbagian, KPK & FPB
Keterbagian, KPK & FPBKeterbagian, KPK & FPB
Keterbagian, KPK & FPB
 
Koefisien binomial
Koefisien binomialKoefisien binomial
Koefisien binomial
 
Kel 1 bilangan
Kel 1 bilanganKel 1 bilangan
Kel 1 bilangan
 
Kalkulus 1-Mkul
Kalkulus 1-MkulKalkulus 1-Mkul
Kalkulus 1-Mkul
 
Aljabar boolean(1)
Aljabar boolean(1)Aljabar boolean(1)
Aljabar boolean(1)
 
Persamaan dan pertidaksamaan
Persamaan dan pertidaksamaanPersamaan dan pertidaksamaan
Persamaan dan pertidaksamaan
 
Bilangan kompleks
Bilangan kompleksBilangan kompleks
Bilangan kompleks
 
Sistem bilangan cacah dan bulat Teobil
Sistem bilangan cacah dan bulat TeobilSistem bilangan cacah dan bulat Teobil
Sistem bilangan cacah dan bulat Teobil
 
Analisis Real
Analisis RealAnalisis Real
Analisis Real
 
kumpulan rumus mtk smp
kumpulan rumus mtk smpkumpulan rumus mtk smp
kumpulan rumus mtk smp
 
Persamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan Diskriminan
Persamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan DiskriminanPersamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan Diskriminan
Persamaan dan Pertidaksamaan Kuadrat, Fungsi Kuadrat, dan Diskriminan
 

Recently uploaded

etika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosial
etika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosialetika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosial
etika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosiallux08191
 
PPT DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptx
PPT  DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptxPPT  DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptx
PPT DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptxvickrygaluh59
 
005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.ppt
005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.ppt005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.ppt
005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.pptIjlalMaulana1
 
saw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
saw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaasaw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
saw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaNovaRuwanti
 
KELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdf
KELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdfKELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdf
KELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdfPritaRatuliu
 
1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwd
1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwd1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwd
1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwdfurinews
 
Praktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptx
Praktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptxPraktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptx
Praktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptxEndah261450
 
PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024
PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024
PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024DarmiePootwo
 
Panduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda Ketahui
Panduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda KetahuiPanduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda Ketahui
Panduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda KetahuiHaseebBashir5
 
[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Barat
[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Barat[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Barat
[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Baratsenapananginterbaik2
 
menang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogel
menang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogelmenang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogel
menang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogelHaseebBashir5
 
WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...
WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...
WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...gamal imron khoirudin
 

Recently uploaded (12)

etika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosial
etika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosialetika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosial
etika dan hukum bisnis dan tanggung jawab sosial
 
PPT DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptx
PPT  DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptxPPT  DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptx
PPT DENIES SUSANTO AHLI MADYA BANGUNAN PERAWATAN GEDUNG 1.pptx
 
005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.ppt
005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.ppt005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.ppt
005 ppt elastisitas-permintaan-dan-penawaran.ppt
 
saw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
saw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaasaw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
saw method aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
 
KELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdf
KELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdfKELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdf
KELOMPOK 7_ANALISIS INVESTASI PUBLIK.pdf
 
1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwd
1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwd1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwd
1000 hari alm KUSWADI aslkdjalksjdlkajdqwd
 
Praktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptx
Praktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptxPraktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptx
Praktikum Galoh Endah Fajarani-Kombis.pptx
 
PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024
PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024
PROGRAM WALI KELAS TAHUN PELAJARAN 2023 2024
 
Panduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda Ketahui
Panduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda KetahuiPanduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda Ketahui
Panduan Lengkap tentang Situs Toto: Apa yang Perlu Anda Ketahui
 
[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Barat
[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Barat[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Barat
[BEST PRICE] Senapan Angin Dengan Teleskopik Kalimantan Barat
 
menang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogel
menang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogelmenang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogel
menang-besar-rahasia-kemenangan-di-hokagetogel
 
WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...
WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...
WA/TELP : 0822-3006-6162, Toko Box Delivery Sayur, Toko Box Delivery Donat, T...
 

Week1

  • 1. Pertemuan 1 Bilangan Kompleks 1.1 Pendahuluan Bilangan kompleks merupakan salah satu terobosan penting dalam dunia Matematika. Bagi yang telah mengikuti perkuliahan Aljabar Linear, himpunan bilangan bulat telah dikenal sebagai suatu himpunan yang sederhana yang memiliki struktur grup, dan lebih jauh lagi gelanggang. Struk- tur grup dari bilangan bulat membuat setiap persamaan linear monik memiliki solusi. Tetapi persamaan linear umum: ax + b = c; dengan a; b; c di suatu himpunan F menuntut struktur yang lebih canggih bagi F, yaitu lapangan. Lapangan yang paling sederhana1 adalah bilangan rasional: Q = n a b
  • 2.
  • 3.
  • 4. o : a; b 2 Z Tetapi lapangan ini tidak memiliki sifat berikut ini: setiap subset terbatas darinya memiliki batas atas terkecil dan batas bawah terbesar. Sifat ini yang kemudian berakibat setiap barisan Cauchy konvergen. Sifat ini disebut "lengkap". Kebutuhan untuk mengkonstruksi sebuah lapangan yang lengkap yang kemudian memberikan himpunan bilangan real. Tetapi, meskipun himpunan bi- langan real memiliki sifat kelengkapan, lapangan tersebut tidak tertutup secara aljabar: setiap polinom berderajat n memiliki n buah pembuat nol. Salah satu contoh klasik mengenai fakta ini adalah persamaan x2 + 1 = 0 yang sama sekali tidak memiliki akar di bilangan real. Jika akar dari persamaan ini disebut i, maka kita dapat mem- bentuk lapangan bilangan kompleks yang tertutup secara aljabar. Masalah yang serius dalam hal ini adalah persamaan: x2 + 1 = 0 memiliki dua akar. Akar yang manakah yang akan kita pilih sebagai i? Ini sebabnya pendekatan yang lebih formal dan rigid dibutuhkan untuk mende
  • 5. nisikan himpunan bilangan kompleks. Dalam Bab ini kita akan memperkenalkan konsep bilangan kompleks. Sekurang-kurangnya, ada empat pendekatan untuk mende
  • 6. nisikan bilangan kompleks yang akan kita perkenalkan: 1. dalam bentuk pasang terurut: (a; b) dengan a; b 2 R. 2. dalam bentuk rektangular: a + bi, dengan a; b 2 R. 3. dalam bentuk matriks: a b b a ; dengan a; b 2 R: 4. dalam bentuk: r (cos + i sin ). 1Meskipun sederhana perlu diberi arti dan pengertian untuk bisa bermakna secara unik. 5
  • 7. 6 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS Masing-masing bentuk memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing. Kemampuan untuk bekerja dengan masing-masing bentuk, dan mengubah dari satu bentuk ke bentuk lain, serta memanfaatkan keunggulan tiap bentuk merupakan kemampuan minimal yang dituntut. 1.2 Lapangan Bilangan Kompleks Lapangan bilangan kompleks C adalah: himpunan yang berisikan pasangan terurut bilangan real (a; b). Dua buah bilangan kompleks (a; b) dan (c; d) dikatakan sama, jika a = c dan b = d, Himpunan C dilengkapi dengan dua operasi penjumlahan: (a; b) + (c; d) = (a + b; c + d); (1.1) dan perkalian: (a; b)(c; d) = (ac bd; ad + bc): (1.2) Terhadap operasi penjumlahan, (C; +) memenuhi: (G1) komutatif: (a1; b1) + (a2; b2) = (a2; b2) + (a1; b1), (G2) asosiatif: ((a1; b1) + (a2; b2)) + (a3; b3) = (a1; b1) + ((a2; b2) + (a3; b3)). (G3) memiliki elemen identitas: (0; 0) sehingga (a; b) + (0; 0) = (a; b). (G4) memiliki elemen invers: untuk setiap (a; b) 2 C terdapat (a;b) 2 C sehingga: (a; b) + (a;b) = (0; 0). Dengan perkataan lain, (C; +) membentuk grup komutatif. Terhadap operasi perkalian, Cnf(0; 0)g membentuk grup komutatif juga. Elemen identitas pada grup perkalian ini adalah: (1; 0). Misalkan (a; b) adalah bilangan kompleks. Kita ingin mencari bilangan kompleks (x; y) yang merupakan invers perkalian dari (a; b), yaitu: (a; b)(x; y) = (1; 0); (ax by; bx + ay) = (1; 0): Jadi: ax by = 1 bx + ay = 0: Ini adalah persamaan linear dalam x dan y. Solusi dari sistem persamaan di atas adalah: x =
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11. 1 b 0 a
  • 12.
  • 13.
  • 14.
  • 15.
  • 16.
  • 17.
  • 18.
  • 19. a b b a
  • 20.
  • 21.
  • 22.
  • 23. = a a2 + b2 ; (1.3) dan y =
  • 24.
  • 25.
  • 26.
  • 27. a 1 b 0
  • 28.
  • 29.
  • 30.
  • 31.
  • 32.
  • 33.
  • 34.
  • 35. a b b a
  • 36.
  • 37.
  • 38.
  • 39. = b a2 + b2 ; (1.4) dengan syarat: a2 + b26= 0. Syarat ini dipenuhi oleh semua bilangan kompleks kecuali: (0; 0). Jadi (C; +) membentuk grup komutatif, (Cnf(0; 0)g; ) membentuk grup komutatif. Selain itu, hukum distributif juga dipenuhi, yaitu: (a1; b1) ((a2; b2) + (a3; b3)) = (a1; b1)(a2; b2) + (a1; b1)(a3; b3):
  • 40. 1.2. LAPANGAN BILANGAN KOMPLEKS 7 C terhadap operasi penjumlahan (+) dan perkalian (), membentuk struktur aljabar yaitu sebuah lapangan, seperti juga bilangan real R dan Q. Teorema 1.1. Dalam sebuah lapangan F, setiap persamaan linear: ax + b = c punya jawab. Contoh 1.1. Berikut adalah contoh-contoh perhitungan dalam bilangan kompleks. 1. ((3; 2) + (7; 1)) + (4;4) = (4; 3) + (4;4) = (0;1). 2. (3; 2)+((7; 1) + (4;4)) = (3; 2)+(3;3) = (0;1). Contoh (1) dan (2) memperlihatkan bahwa penjumlahan memenuhi hukum asosiatif. 3. Contoh operasi pembagian: hitung (3;2) (1; 1) : Pertama-tama kita mencari bilangan kompleks (x; y) sehingga: (1; 1)(x; y) = (1; 0). Ini setara dengan menyelesaikan sistem persamaan: x y = 1 x y = 0 Jadi (x; y) = 1 2; 1 2 : Maka: (3;2) (1; 1) = (3;2) 1 2; 1 2 = 5 2; 1 2 : 4. Hitung: (5; 5) (3;4) : Dengan menggunakan formula pada (1.3) dan (1.4), kita dapat menuliskan: 1 (3;4) = 3 5; 4 5 : Akibatnya: (5; 5) (3;4) = (5; 5) 3 5; 4 5 = 1 5; 7 5 ;
  • 41. 8 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS 1.3 Representasi rectangular : a + bi Perhatikan bahwa jika kita memandang A = f(a; 0) j a 2 Rg C; maka: kedua operasi di atas tertutup pada A, yaitu: (a1; 0)+(a2; 0) = (a1+a2; 0) dan (a1; 0)(a2; 0) = (a1a2; 0). Latihan 1.1. Perlihatkan bahwa hukum distributif tetap berlaku. Jadi A adalah sublapangan dari C, dan pemasangan A ! R (a; b)7! a; adalah korespondensi satu-satu. Jadi kita dapat melihat R sebagai sublapangan dari C. Bilangan imajiner: i. Kita ingin mencari bilangan kompleks (a; b) yang memenuhi: (a; b)2 + (1; 0) = (0; 0): (1.5) Karena (a; b)2 = (a2 b2; 2ab); maka a2 b2 = 1 2ab = 0; Dari persamaan kedua, entah a = 0 atau b = 0. Jika b = 0, maka a2 = 1, tetapi tidak ada bilangan real yang memenuhinya. Jadi, haruslah a = 0 dan b = 1, atau a = 0 dan b = 1. Berarti, terdapat dua buah bilangan kompleks yang memenuhi persamaan (1.5), yaitu: (0; 1) dan (0;1): Perhatikan bahwa: (a; b) = (a; 0) + (0; b) = a(1; 0) + b(0; 1): Kita mengidenti
  • 42. kasii (1; 0) sebagai bilangan real: 1, dan (0; 1) sebagai sebuah bilangan lain: i. Selanjutnya, (a; b) = a(1; 0) + b(0; 1) = a 1 + b i = a + bi = z: Bilangan i disebut bilangan imajiner yang memenuhi persamaan: z2 + 1 = 0. Jadi, i2 = 1. Bandingkan dengan operasi kuadrat pada bilangan real yang senantiasa memberikan nilai yang nonnegatif. Di dalam himpunan bilangan real, persamaan x2 + 1 = 0 tidak mempunyai jawab, tetapi di dalam bilangan kompleks: z2 + 1 = 0 memiliki jawab, yaitu: i dan i. Jadi, himpunan bilangan kompleks dapat dituliskan sebagai: C = fz = a + bija; b 2 Rg: Operasi penjumlahan (1.1) dituliskan sebagai: z1 + z2 = (a1 + a2) + (b1 + b2)i; sedangkan operasi perkalian (1.2) dituliskan sebagai: z1z2 = (a1 + b1i)(a2 + b2i) = (a1a2 + b1b2i2) + i(a1b2 + a2b1) = (a1a2 b1b2) + i(a1b2 + a2b1):
  • 43. 1.3. REPRESENTASI RECTANGULAR : A + BI 9 Akar dari bilangan kompleks Misalkan z adalah sebuah bilangan kompleks. Maka akar dari z adalah bilangan kompleks w yang memenuhi: w2 = z. Jadi, kita ingin mencari akar dari a + bi yang adalah bilangan kompleks: x + yi yang memenuhi: (x + yi)2 = a + bi: x2 + 2xyi + y2i2 = a + bi (x2 y2) + (2xy)i = a + bi: Ini identik dengan menyelesaikan sistem persamaan tak linear: x2 y2 = a 2xy = b Kita asumsikan b6= 0, maka: y = b 2x . Substitusikan ke dalam persamaan yang pertama: x2 b2 2x2 = a 2 x2 2 2ax2 b2 = 0; x2 2 ax2 b2 2 = 0: Persamaan terakhir adalah persamaan kuadrat dalam x2, yang identik dengan: x2 a 2 2 = a2 + 2b2 4 0: Jadi: x2 = a 2 1 2 p a2 + 2b2: Perhatikan bahwa: 1 2 p a2 + 2b2 1 2a, sehingga yang mungkin pada persamaan di atas adalah: x = r a 2 + 1 2 p a2 + 2b2: Jadi, kedua bilangan kompleks yang adalah akar dari a + bi adalah: r a 2 + 1 2 p a2 + 2b2 1 a p a2 + 2b2 2b ! i dan r a 2 + 1 2 p a2 + 2b2 1 a p a2 + 2b2 2b ! i Selanjutnya, jika b = 0 maka, entah x = 0 atay y = 0 tergantung pada tanda dari a. Jadi, notasi (penulisan) p 4 yang memiliki arti yang jelas pada bilangan real, dalam bilangan kompleks tidaklah memiliki arti yang jelas. Itu sebabnya kita akan menghin- dari penggunakan notasi p z. Contoh 1.2. Contoh soal yang diselesaikan. 1. Hitung akar dari 2i. Misalkan bilangan kompleks a + bi memenuhi: (a + bi)2 = 2i; maka, a dan b memenuhi sistem persamaan: a2 b2 = 0 2ab = 2 a ke dalam persamaan pertama, kita dapatkan: a22 Maka, dengan mensubstitusikan b = 1 1 = 0: Jadi a = 1 dan b = 1 atau a = 1 dan b = 1. Jadi p 2i = (1 i):
  • 44. 10 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS Latihan 1.2. 1. Tunjukkan bahwa: akar dari 2i adalah: 1 + i dan 1 i. 2. Carilah: akar dari 4. 3. Tunjukkan bahwa: az2 + bz + c = 0, dengan a6= 0; b; c 2 C senantiasa memiliki jawab. Modulus dan konjugat bilangan kompleks Bilangan kompleks memiliki modulus: ja + bij = p a2 + b2: Dengan perkatan lain: ja + bij2 = (a2 + b2; 0) = (a; b)(a;b) = (a + bi)(a bi): Bilangan kompleks: a bi disebut konjugat kompleks dari a + bi, dinotasikan sebagai: a + bi. Contoh 1.3. Perhatikan lagi contoh perhitungan pada Contoh: 1.4 dimana kita telah menghitung: (3;2) (1; 1) = 5 2; 1 2 : Dengan menggunakan modulus dan konjugat, (3;2) (1; 1) = (3 2i) (1 + i) (1 i) (1 i) = 5 2 1 2 i: Perhitungan pembagian pada bilangan kompleks lebih sederhana jika menggunakan teknik ini. Fungsi Re dan Im Misalkan z = a + bi. Kita de
  • 45. nisikan dua buah fungsi real: Re : C ! R z7! Re(z) = a; dan Im : C ! R z7! Im(z) = b: Jadi, z = Re(z) + Im(z)i; dan z = Re(z) Im(z)i: Akibatnya: Re(z) = z + z 2 dan Im(z) = z z 2i : Modulus dari z, jzj = p Re(z)2 + Im(z)2; yang berakibat: jRe(z)j jzj; jIm(z)j jzj; dan jzj jRe(z)j + jIm(z)j: (1.6)
  • 46. 1.4. BILANGAN KOMPLEKS SEBAGAI MATRIKS. 11 1.4 Bilangan kompleks sebagai matriks. Perhatikan: z1z2 = (a1a2 b1b2; a1b2 + a2b1) = a1 b1 a2 b2 ; a1 b1 b2 a2 : = a1 b1 a2 b2 b2 a2 Operasi perkalian ini memberikan inspirasi untuk menuliskan bilangan kompleks (a; b) sebagai matriks: a b b a : Perhatikan bahwa bentuk matriks di atas invariant terhadap operasi penjumlahan matriks dan perkalian matriks biasa. Perkalian bilangan kompleks (a; b)(c; d) dinyatakan oleh: a b b a c d d c ; dimana menyatakan perkalian matriks biasa. Maka invers perkalian dari bilangan kompleks (a; b) adalah: a b b a 1 = 1 a2 + b2 a b b a = 0 B@ a a2 + b2 b a2 + b2 b a2 + b2 a a2 + b2 1 CA : Perhatikan bahwa dalam notasi yang standar, matriks yang terakhir berkorespondensi dengan bilangan kompleks: a a2 + b2 ; b a2 + b2 : Dengan notasi matriks, bilangan i dapat dituliskan menjadi: 0 1 1 0 yang dikenal dengan nama: matriks simplektik J. Matriks ini memenuhi: J2 = I. Di teknik elektro, bilangan imajiner i biasanya dinotasikan dengan J. Contoh 1.4. Berikut adalah contoh-contoh soal yang dikerjakan. 1. Hitung ( 1 2 p 2; 1 2 p 2)5. Kita menyatakan bilangan kompleks tersebut dalam bentuk matriks, yaitu: 1 2 p 2 1 2 p 2 1 2 p 2 1 2 p 2 = 1 2 p 2 1 1 1 1 : Maka: 1 2 p 2 1 1 1 1 5 = 1 4 p 2 1 1 1 1 5 :
  • 47. 12 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS Perhatikan bahwa: 1 1 1 1 5 = 1 1 1 1 1 1 1 1 2 !2 = 1 1 1 1 0 2 2 0 2 = 1 1 1 1 (2J)2 = 1 1 1 1 (4): Jadi: 1 2 p 2 1 1 1 1 5 = 1 2 p 2 1 1 1 1 : Dalam notasi standar kita, ( 1 2 p 2; 1 2 p 2)5 = (1 2 p 2;1 2 p 2) 2. Hitung (3; 4) p 3; 1 . Kali ini kita akan menggunakan matriks untuk menghitung perkalian ini dengan tujuan memperlihatkan ilustrasi lain dari bilangan kompleks dan perkaliannya. 3 4 4 3 p 3 1 1 p 3 = 5 3 5 4 5 4 5 3 5 2 1 2 p 3 1 2 1 2 1 2 p 3 = 5 cos 1 sin 1 sin 1 cos 1 2 cos 6 sin 6 sin 6 cos 6 5 . Kedua matriks kita kenali sebagai matriks rotasi di R2 dengan sudut dengan cos 1 = 3 sejauh 1 dan 6 . Maka: 3 4 4 3 p 3 1 1 p 3 = 5 2 cos 1 + 6 sin 1 + 6 sin 1 + 6 cos 1 + 6 Soal latihan Hitung dengan menggunakan de
  • 48. nisi dan dengan menggunakan matriks: 1. (1; 0) (6; 2) , 2. (2; 1)(3; 2) (1;1) , 3. 1 2; p 3 2 !4 . 4. (2; 1)(3;2)(1; 2) (1;1)2 . 5. (1; 2)2 (4; 0) (1;1) + (2;1) (1; 1) .
  • 49. 1.5. BIDANG KOMPLEKS DAN REPRESENTASI POLAR 13 1.5 Bidang Kompleks dan Representasi polar Dalam bentuk rectangular, bilangan kompleks memiliki bentuk: a + bi. Jika kita memandang C sebagai ruang vektor atas R, maka C adalah ruang vektor berdimensi dua dengan basis: f1; ig. Jadi, himpunan bilangan kompleks C dapat digambarkan pada bidang koordinat Cartesius, dengan sumbu horisontal: subruang dari C yaitu: fx + 0i j x 2 Rg. Subruang ini identik dengan R, dan disebut sumbu real. Pada sumbu vertikal, kita meletakan subruang: f0 + yi j y 2 Rg. Subruang ini dinotasikan: iR dan sumbu ini disebut sumbu imajiner. Himpunan R iR disebut bdang kompleks. Bilangan kompleks: a + ib dinyatakan dengan sebuah titik pada bidang kompleks yaitu: (a; b). Kita dapat menarik ruas p garis yang pangkalnya di titik (0; 0) dan ujungnya di (a; b). Ruas garis tersebut memiliki panjang: a2 + b2 = r 0 yang tidak lain adalah: modulus atau panjang dari a + bi. Selain itu, jika kita menuliskan sebagai sudut yang dibentuk oleh ruang garis tersebut dengan sumbu real positif, dan bilangan 2 [0; 2) ini disebut argumen dari a + bi. Maka bilangan kompleks: a + bi memenuhi hubungan: a = r cos dan b = r sin : Dengan perkataan lain: r = p a2 + b2 dan 2 [0; 2) yang memenuhi: cos = a r ; sin = b r : Jadi, bilangan kompleks: a + bi dapat ditulis menjadi: a + bi = r (cos + i sin ) = rcis : Di Kalkulus kita sudah mengenal deret MacLaurin dari fungsi trigonometri: sin = 1 3! 3 + 1 5! 5 1 7! 7 + : : : : Perhatikan bahwa: in = 8 : i n mod 4 = 1 1 n mod 4 = 2 i n mod 4 = 3 1 n mod 4 = 0: Akibatnya: 3! 3 + i 1 5! 5 i 1 7! 7 + : : : i sin = i i 1 = i + i3 1 3! 3 + i5 1 5! 5 + i7 1 7! 7 + : : : = i + 1 3! (i)3 + 1 5! (i)5 + 1 7! (i)7 + : : : : Dengan cara yang sama: cos = 1 1 2! 2 + 1 4! 4 1 6! 6 + : : : = 1 + i2 1 2! 2 + i4 1 4! 4 + i6 1 6! 6 + : : : = 1 + 1 2! (i)2 + 1 4! (i)4 + 1 6! (i)6 + : : : : Jadi: cos + i sin = 1 + i + 1 2! (i)2 + 1 3! (i)3 + 1 4! (i)4 + 1 5! (i)5 + 1 6! (i)6 + 1 7! (i)7 + : : : : Deret yang terakhir kita kenal sebagai deret MacLaurin untuk exp(i).
  • 50. 14 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS Teorema 1.2. Misalkan: 2 [0; 2). Maka: exp(i) = ei = cos + i sin : Jadi, sebarang bilangan kompleks: a + bi dapat ditulis menjadi: a + bi = r exp(i); dengan r adalah modulus dari a + bi dan adalah argumentnya. Kita dapat menggunakan sifat-sifat dari fungsi eksponensial untuk mempermudah perhitungan yang melibatkan perkalian bilangan kompleks. Misalkan: z1 = r1 exp(i1) dan z2 = r2 exp(i2). Maka z1 z2 = r1r2 exp (i(1 + 2)) : Kesulitannya adalah, untuk sebarang bilangan kompleks a+bi tidaklah mudah untuk menentukan argumentnya. Meskipun formula eksplisit untuk menghitung besarnya argument tersebut tersedia, namun secara praktis kita harus menyelesaikan sistem persamaan nonlinear: cos = a r ; sin = b r : Selain itu, perhitungan yang melibatkan penjumlahan bilangan kompleks menjadi lebih rumit dengan menggunakan representasi ini. Jika kita memandang bentuk Euler ini dalam bentuk matriks, kita dapatkan: r exp(i) = r (cos + i sin ) = r cos sin sin cos : Kita dapat mengenali matriks yang terakhir sebagai matriks rotasi sejauh . Jadi, perkalian dua bilangan kompleks z1 dan z2 secara geometris memiliki pengertian, merotasi z1 sejauh argument z2 lalu mendilatasi modulusnya dengan modulus z2. Mari kita perhatikan: 1 = cos 0 + i sin 0 = cos 2 + i sin 2 = exp(i2): Secara umum: z = r exp(i) = r exp(i( + k2)); k = 0; 1; 2; : : : : Invers perkalian Misalkan: z = r exp(i). Maka 1 z = 1 r exp(i) = 1 r exp(i): Pangkat dan akar dari bilangan kompleks. Perhatikan bahwa bilangan kompleks z memenuhi: zn = rn exp(in) = rn (cos n + i sin n) ; n 2 N: Formula ini dikenal dengan nama: formula de Moivre. 1. Misalkan z = r exp(i) maka: zn = rn exp(in). Sekarang kita perhatikan bilangan kom- 2 ). Akar pangkat dua dari i adalah bilangan kompleks: r exp(i) yang pleks: i = exp(i memenuhi: r2 exp(i2) = exp i 2 :
  • 51. 1.5. BIDANG KOMPLEKS DAN REPRESENTASI POLAR 15 Maka haruslah: r = 1 dan 2 = 2 + k2; k = 0; 1; 2; : : : Jadi: = 4 + k; k = 0; 1; 2; : : : : Jadi akar dari : i adalah: z1 = exp(i 4 ) dan z2 = exp(i 5 4 ): Dalam bentuk rectangular, kedua akar ini adalah: z1 = p 2 2 + p 2 2 i dan z2 = p 2 2 p 2 2 i: 2. Sekarang kita ingin menghitung akar pangkat tiga dari i. Maka persamaan yang harus kita selesaikan adalah: r3 exp(i3) = exp i 2 : Seperti sebelumnya, haruslah: r = 1, dan = 6 + k 2 3 ; k = 0; 1; 2; : : : : Jadi: k = 0 maka = 6 k = 1 maka = 5 6 k = 2 maka = 9 6 Gbr. 1.1: Pada gambar kiri diperlihatkan kedua akar pangkat dua dari bilangan imajiner i. Gambar yang kanan memperlihatkan tiga akar pangkat tiga dari bilangan imajiner i. 3. Lebih umum, kita ingin mencari: (1 + i) 1 3 . Modulus dari 1 + i adalah: j 1 + ij = p 2. Argument dari 1 + i didapat dengan menyelesaikan: tan = 1 1; yaitu = 3 4 + k2; k = 0; 1; 2; : : : :
  • 52. 16 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS Jadi: (1 + i) 1 3 = p 2 exp 3 4 + k2 13 = 6 p 2 exp 2 1 8 + k 3 : Jika k = 0, maka: z1 = 6 p 4 ). Jika k = 1 maka z2 = 6 p 2 exp(i 2 exp(i 11 12 ) dan jika k = 2 maka 6 p 2 exp(i 19 12 ). Metode geometris untuk mencari akar pangkat n dari sebarang bilangan kompleks Misalkan z adalah bilangan kompleks tersebut. 1. Gambarkan sebuah lingkaran dengan jari-jari 1. 2. Tarik garis yang menghubungkan titik 0 dengan bilangan kompleks z. Jika diperlukan, perpanjang garis tersebut hingga memotong lingkaran. 3. Bagi sudut yang dibentuk oleh garis tersebut pada nomor 2 dengan sumbu real positif menjadi nbuah sudut yang sama besar . Sebutlah sudut hasil baginya . 4. Tulis = jzj 16 . 5. Maka, akar-akar tersebut adalah: zk = exp i + k 1 n 2 ; dengan k = 1; 2; : : : ; n: Contoh 1.5. Aplikasi lain dari formula Euler dari bilangan kompleks. 1. Buktikan bahwa: cos 5 = 16 cos5 20 cos3 + 5 cos . Bukti: cos 5 + i sin 5 = exp(i5) = (exp(i))5 = (cos + i sin )5 = cos5 + i5 cos4 sin + 10i2 cos3 sin2 +10i3 cos2 sin3 + 5i4 cos sin4 + i5 sin5 = cos5 + i5 cos4 sin 10 cos3 sin2 10i cos2 sin3 + 5 cos sin4 + i sin5 = cos5 10 cos3 sin2 + 5 cos sin4 +i 5 cos4 sin 10 cos2 sin3 + sin5 Jadi: cos 5 = cos5 10 cos3 sin2 + 5 cos sin4 : 2. Buktikan bahwa: cos = exp(i) + exp(i) 2 dan sin = exp(i) exp(i) 2i :
  • 53. 1.6. RINGKASAN 17 Bukti: Dengan menyelesaikan: 8 : exp(i) = cos + i sin exp(i) = cos i sin ; bukti pernyataan tersebut didapat. Buktikan: cos4 = 1 8 cos 4 + 1 2 cos 2 + 3 8 . Bukti: cos4 = (exp(i) + exp(i))4 16 = exp(i4) + 4 exp(i2) + 6 + 4 exp(i2) + exp(i4) 16 = 1 8 exp(i4) + exp(i4) 2 + 1 2 exp(i2) + exp(i2) 2 + 3 8: = 1 8 cos 4 + 1 2 cos 2 + 3 8 : 1.6 Ringkasan Bilangan kompleks dapat dinyatakan dengan tiga cara: 1. Sebagai pasangan terurut (a; b), tetapi kita harus memperkenalkan perkalian secara khusus. Dengan pendekatan ini, kita tidak perlu mende
  • 54. nisikan secara khusus bilangan imajiner i, tetapi muncul secara natural sebagai: (0; 1). Kelemahannya, formula perkalian tidak stan- dar dan harus diingat. Mencari invers dari perkalian dilakukan dengan menyelesaikan sistem persamaan linear. 2. Sebagai bilangan: a + bi, dengan i2 = 1. Kelemahannya adalah pada eksistensi dari bilan- gan i. Operasi perkalian dilakukan dengan menerapkan sifat distributif dari perkalian yang sudah dikenal; dan penerapan dari aturan: i2 = 1. Menghitung invers perkalian dilakukan dengan perkalian dengan sekawan. 3. Sebagai matriks: a b b a . Operasi perkalian pada representasi ini adalah operasi perkalian matriks yang sudah dikenal. Demikian pula, invers perkalian dihitung dengan cara menghi- tung invers matriks. 4. Bilangan kompleks juga dapat dinyatakan dalam bentuk exponensial: z = exp(i): Perkalian, pangkat dan akar bilangan kompleks dapat dihitung dengan mudah melalui ben- tuk ini. Tetapi penjumlahan bilangan kompleks sangatlah tidak menyenangkan jika di- lakukan dalam bentuk ini.
  • 55. 18 PERTEMUAN 1. BILANGAN KOMPLEKS
  • 56. Pertemuan 2 Topologi Bilangan Kompleks dan Fungsi Kompleks 2.1 Pendahuluan Topologi adalah sistem dalam Matematika yang memberikan pengertian tentang himpunan buka. Himpunan buka adalah konsep yang penting dalam Kalkulus: untuk mende
  • 57. nisikan limit dan kekontinuan dari sebuah fungsi. Demikian juga kekonvergenan dide
  • 58. nisikan menggunakan him- punan buka. Topologi dapat diinduksi melalui norm atau melalui metrik. Dalam himpunan bilangan kompleks, kita memiliki fungsi modulus: j j : C ! R z7! jzj = (z z)12 : Fungsi ini memiliki sifat: 1. jzj 0 untuk setiap z 2 C dan jzj = 0 jika dan hanya jika z = 0. 2. jzj = jjjzj untuk setiap z 2 C dan 2 R. 3. jz1 + z2j jz1j + jz2j untuk setiap z1; z2 2 C. Jika kita memandang bilangan kompleks C sebagai ruang vektor atas R, maka fungsi modulus tersebut mende
  • 59. nisikan sebuah norm pada C. Melalui norm ini, kita dapat mende
  • 60. nisikan konsep himpunan buka, yang membangun topologi pada bilangan kompleks. Topik kedua yang akan dibahas pada pertemuan kali ini adalah: fungsi kompleks. Jika, z = x+yi, maka: f(z) = u(x; y) + v(x; y)i: Dengan notasi standar menggunakan pasang terurut, fungsi kompleks dapat ditulis menjadi: f : C ! C (x; y)7! (u(x; y); v(x; y)) Fungsi seperti ini termasuk dalam keluarga fungsi bernilai vektor: R2 ! R2. 2.2 Barisan bilangan kompleks dan kekonvergenannya Barisan bilangan kompleks adalah sebuah fungsi: f : N ! C n7! zn = f(n): 19
  • 61. 20 PERTEMUAN 2. TOPOLOGI BILANGAN KOMPLEKS DAN FUNGSI KOMPLEKS De
  • 62. nisi 2.1. Suatu barisan bilangan kompleks zn dikatakan konvergen ke z jika barisan bilangan real jzn zj konvergen ke 0. Teorema 2.2. Misalkan diberikan suatu barisan bilangan kompleks: fzn = xn + ynig, dengan xn; yn adalah barisan bilangan real. Maka: zn konvergen, jika dan hanya jika: xn dan yn keduanya konvergen. Bukti. Dengan menggunakan: 1.6, bukti didapat. De
  • 63. nisi 2.3. Barisan bilangan kompleks fzng dikatakan Cauchy jika, untuk sebarang 0, ada bilangan positif N 2 N sehingga, jika n;m N maka jzn zmj . Teorema 2.4. Barisan fzng konvergen jika dan hanya jika fzng Cauchy. Bukti. (=)) Ambil 0 sebarang. Misalkan zn konvergen ke z, maka pilih N sedemikian rupa sehingga: jzn zj 2; jika n N: Maka, jika n;m N: jzn zmj = jzn z + z zmj jzn zj + jzm zj 2 + 2 = : Jadi zn Cauchy. ((=) Misalkan zn Cauchy. Pandang xn = Re(zn). Maka: jzn zmj = j(xn xm) + (yn ym)ij = p (xn xm)2 + (yn ym)2 p (xn xm)2 = jxn xmj: Akibatnya, xn Cauchy di bilangan real. Dengan cara yang sama dapat ditunjukkan bahwa yn = Im(zn) juga Cauchy. Karena R lengkap, maka terdapat: x; y 2 R sehingga: xn ! x dan yn ! y; jika n ! 1: Ambil 0 sebarang, pilih N sedemikian sehingga: jxn xj 2 dan jyn yj 2; jika n N: Maka: jzn (x + yi)j jxn xj + jyn yj ; n N: Jadi zn konvergen ke x + yi. Deret bilangan kompleks Seperti juga di bilangan real, kita dapat membentuk suatu barisan baru dari barisan lama den- gan cara menjumlahkan suku-suku dari barisan yang lama. Misalkan zn adalah sebuah barisan bilangan kompleks. De
  • 64. nisikan: Sn = z1 + z2 + : : : + zn = Xn 1 zk: Barisan Sn disebut deret bilangan kompleks. Berikut adalah sifat-sifat dari deret bilangan kom- pleks. 1. Jumlah dan selisih dari dua buah deret kompleks yang konvergen juga konvergen. P 2. Syarat perlu agar suatu deret kompleks: zn konvergen adalah zn ! 0 jika n ! 1. Dengan perkataan P lain: Jika zn konvergen, maka lim n!1 zn = 0:
  • 65. 2.2. BARISAN BILANGAN KOMPLEKS DAN KEKONVERGENANNYA 21 3. Syarat cukup agar P zn konvergen adalah P jznj konvergen Contoh 2.1. Berikut adalah beberapa contoh deret yang telah kita kenal di Kalkulus. 1. Tunjukkan bahwa: 1 + z + z2 + z3 + : : : = 1P n=0 zn konvergen di jzj 1. Bukti. Pandang: = lim n!1 jzjn+1 jzjn = lim n!1 jzj = jzj Agar konvergen mutlak, haruslah: jzj 1. Lebih jauh lagi, deret ini merupakan deret geometri dengan rasio: z, sehingga jika jzj 1 maka: 1 + z + z2 + z3 + : : : = 1 1 z : 2. Pelajari deret: 1X n=0 (3 + (1)n) (z 2)n = 1X n=0 an(z 2)n Perhatikan bahwa: an = 4 jika n genap 2 jika n ganjil Akibatnya: lim n!1 jan+1j janj tidak ada. Teknik seperti nomor 1 tidak dapat digunakan pada soal ini. Kita akan menggunakan Teorema Abel dan formula: Cauchy-Hadamard. Teorema 2.5. Setiap deret pangkat: 1X n=0 anzn; berkoresondensi dengan sebuah bilangan R 2 [0;1] (extended real positive number), yang disebut dengan jari-jari kekonvergenan, sehingga deret tersebut konvergen di DR(0), dan divergen di DR(0 c , jika R 1. Perhatikan bahwa tidak ada informasi di CR(0). Jika R = 1 maka deret konvergen di mana-mana. Bilangan R ditentukan oleh: 1 R = lim sup n!1 n p janj: Jadi lim sup n!1 n p an = lim sup n!1 n p 4 = 1. Jadi deret di atas konvergen di D1(2). Perhatikan bahwa: 1P n=0 (3 + (1)n) (z 2)n = 4 + 2(z 2) + 4(z 2)2 + 2(z 3)3 + : : : = 4 1 + (z 2)2 + (z 2)4 + : : : + 2(z 2) 1 + (z 2)2 + (z 2)4 + : : : = (4 + 2(z 2)) 1 + (z 2)2 + (z 2)4 + : : : = 2z 1 1 (z 2)2 = 2z 3 4z + z2 Catatan 2.6. Secara umum, sangat sulit mencari fungsi yang menjadi limit dari suatu deret fungsi.
  • 66. 22 PERTEMUAN 2. TOPOLOGI BILANGAN KOMPLEKS DAN FUNGSI KOMPLEKS 2.3 Klasi
  • 67. kasi himpunan bagian bilangan kompleks Misalkan r 0 sebuah bilangan real dan z sebarang bilangan kompleks. 1. Yang dimaksud dengan cakram buka dari z berjari-jari r adalah himpunan: Dr(z) = fz 2 C dimana jz zj rg: 2. Yang dimaksud dengan lingkaranyang berpusat di z dengan jari-jari: r adalah himpunan: Cr(z) = fz 2 C di mana jz zj = rg: 3. Komplemen dari S adalah himpunan: Sc = fz j z =2 Sg = CnS: 4. Sebuah himpunan bagian S C dikatakan buka jika: untuk setiap z 2 S, ada r 0 sehingga: Dr(z) S. 5. Suatu himpunan S dikatakan tutup jika Sc buka. Teorema 2.7. Himpunan S dikatakan tutup jika sebarang zn 2 S yang memenuhi: zn ! z, berakibat: z 2 S. Himpunan batas dari S adalah: @(S) = fz 2 C j 8 D(z) S6= ; dan D(z) Sc6= ;g: 6. Closure dari S, adalah: S = S [ @S. 7. Himpunan S dikatakan terbatas jika ada M 0 dan z 2 C sehingga DM(z) S. 8. Jika S tutup dan S terbatas, maka S dikatakan kompak. 9. Himpunan S dikatakan tidak terhubung jika ada A dan B himpunan-himpunan buka bagian tak kosong dari C sedemikian sehingga: (a) A B = ;, (b) A [ B S, (c) S6 A, dan (d) S6 B. Dengan perkataan lain, S dikatakan tidak terhubung jika sekurang-kurangnya terdiri dari dua bagian yang terpisah. Himpunan S dikatakan terhubung, jika Sc tidak terhubung1. 10. Misalkan z1 dan z2 adalah dua buah bilangan kompleks yang berbeda, maka [z1; z2] adalah segmen garis (ruas garis) yang menghubungkan keduanya. 11. Garis poligonal adalah gabungan dari ruas-ruas garis: [z1; z2] [ : : : [ [zn1; zn]. 12. Jika setiap dua titik za dan zb di S, dapat dihubungkan oleh garis poligonal sedemikan sehingga setiap titik pada garis poligonal tersebut berada di dalam S, maka S dikatakan terhubung secara poligonal. De
  • 68. nisi 2.8. Sebuah himpunan buka yang terhubung dinamakan: region. 1Inilah harga yang harus kita bayar ketika kita mende
  • 69. nisikan negasi dari suatu konsep.
  • 70. 2.4. FUNGSI KONTINU 23 2.4 Fungsi Kontinu Fungsi bernilai kompleks adalah f : C ! C z7! w = f(z): Fungsi kompleks: f(z) dapat dituliskan sebagai: f(z) = u(x; y) + v(x; y)i; dengan z = x + yi, dimana u; v : R2 ! R. Ketika kita membahas fungsi real f : R ! R, kita membatasi diri dengan mensyaratkan se- tiap x 2 R berkorespondensi dengan tepat satu buah nilai y = f(x) 2 R. Untuk fungsi kompleks, kita memperkenalkan dua jenis fungsi: yaitu fungsi bernilai tunggal, contohnya: f(z) = 2z +i, atau f(z) = z2; dan fungsi bernilai ganda, contohnya: f(z) = z 1 2 , yang akan kita pelajari secara khusus. Pandang kembali fungsi f(z) = z 1 2 . Misalkan kita membatasi diri pada: Cr(0), sehingga z = exp(i). Jika bergerak dari 0 sampai melewati 2, z bergerak mengitari lingkaran Cr(0) berlawanan arah jarum jam. Pada C1(0) f(z) = exp i 2 : Maka jika ! 0+, z ! r. Sebaliknya jika ! 2, maka z ! r. Tetapi: lim !0+ exp i 2 = 1 sedangkan lim !2 exp i 2 = 1: Hal ini berarti, setelah melakukan satu putaran penuh: rotasi sebesar 2, maka nilai fungsi f dikalikan dengan exp(i): f (z exp(2i)) = exp(i)f(z): Ini membutuhkan penjelasan yang panjang namun sangat menarik. Kita akan kembali lagi ke topik ini pada bagian-bagian selanjutnya. Untuk saat ini, kita membatasi diri pada fungsi yang bernilai tunggal saja. De
  • 71. nisi 2.9. Fungsi bernilai kompleks bernilai tunggal f(z) yang terde
  • 72. nisi pada sebuah lingkun- gan buka dari z dikatakan kontinu di z jika, setiap barisan bilangan kompleks zn yang konvergen ke z berakibat: barisan bilangan kompleks f(zn) ! f(z). Alternatif lain untuk mende
  • 73. nisikan kekontinuan fungsi adalah: 8 0; 9 0 sehingga, jika 0 jz zj maka jf(z) f(z)j : Dengan bahasa topologi: f kontinu di z jika: 8 0; 9 0 sehingga untuk setiap z 2 D(z)nf0g =) f(z) 2 D (f(z)) : Suatu fungsi kompleks dikatakan kontinu pada sebuah region S jika ia kontinu pada setiap titik di S. Contoh 2.2. Contoh-contoh fungsi kontinu. 1. Fungsi polinomial: p(z) = a0 + a1z + a2z2 + : : : + amzm kontinu di C.
  • 74. 24 PERTEMUAN 2. TOPOLOGI BILANGAN KOMPLEKS DAN FUNGSI KOMPLEKS Bukti. Ambil z 2 C sebarang. Misalkan zn barisan bilangan kompleks yang konvergen ke z. Maka: zn k ! z k, k = 0; 1; : : :. Lebih lanjut, akzn k ! akz k, k = 0; 1; : : :. Jadi p(zn) = a0+a1zn+a2zn 2+: : :+amzn m konvergen ke a0++a1z+a2z 2+: : :+amz m. 2. Fungsi f(z) = 1 z kontinu pada Cnf0g. Bukti. Misalkan z = x + yi. Pandang f(z) = 1 z = z jzj2 = x x2 + y2 y x2 + y2 i Tulis: u(x; y) = x x2 + y2 dan v(x; y) = y x2 + y2 : u(x; y) adalah fungsi rasional bernilai real, yang kontinu pada setiap titik (x; y) kecuali jika penyebutnya nol. Oleh karena itu u(x; y) kontinu pada setiap titik kecuali di (0; 0), demikian pula v(x; y). Jadi f kontinu di Cnf0g. 3. Kita telah melihat sebelumnya bahwa: exp(i) = 1 + i + 1 2! (i)2 + 1 3! (i)3 + 1 4! (i)4 + 1 5! (i)5 + 1 6! (i)6 + 1 7! (i)7 + : : : : Lebih umum lagi, pandang: 1 + z + 1 2! z2 + 1 3! z3 + 1 4! z4 + 1 5! z5 + 1 6! z6 + 1 7! z7 + : : : = 1X 0 1 n! zn: Karena: lim n!1 1 (n+1)! jzjn+1 1 n! jzjn = lim n!1 jzj n + 1 = 0; maka deret fungsi tersebut konvergen mutlak dengan daerah kekonvergenan seluruh C. Ak- ibatnya deret XN 0 1 n! zn konvergen ke suatu fungsi kontinu (ketika N ! 1). Fungsi tersebut kita tulis sebagai: exp(z). Jadi: fungsi f(z) = exp(z) kontinu di mana-mana. 4. Fungsi Trigonometri. Kita telah mengenal bentuk: exp(i) = cos + i sin dan exp(i) = cos i sin . Maka: cos = exp(i) exp(i) 2i ; dan sin = exp(i) + exp(i) 2 : Sangatlah natural untuk memperluas pende
  • 75. nisian ini ke seluruh bilangan kompleks: cos z = exp(iz) exp(iz) 2i ; dan sin z = exp(iz) + exp(iz) 2 : Maka kedua fungsi ini kontinu di seluruh bilangan kompleks.
  • 76. 2.4. FUNGSI KONTINU 25 5. Fungsi Rasional. Misalkan p(z) dan q(z) adalah dua buah fungsi polinomial di C. Fungsi: f(z) = p(z) q(z) ; disebut fungsi rasional. Fungsi ini kontinu kecuali pada z 2 C yang memenuhi: q(z) = 0. Kita akan kembali lagi ke topik ini pada bagian-bagian selanjutnya. Titik z = z disebut pole. Khususnya jika p dan q berderajat satu, maka f(z) = az + b cz + d : Fungsi ini disebut bilinear.
  • 77. 26 PERTEMUAN 2. TOPOLOGI BILANGAN KOMPLEKS DAN FUNGSI KOMPLEKS
  • 78. Tutorial 1 Bilangan kompleks 1. Tuliskan dalam bentuk rectangular, matriks dan representasi Euler: (a) 1 6 + 2i . (b) 2 + i 3 + 2i . (c) 1 2 + p 3 2 !4 i . 2. Carilah dua nilai kompleks dari p 8 + 6i. Gunakan bentuk rectangular, matriks dan rep- resentasi Euler untuk itu. Beri komentar tentang ketiga teknik tersebut. 3. Selesaikan persamaan: z2 + p 32iz 6i = 0. 4. Buktikan identitas-identitas berikut: (a) z1 + z2 = z1 + z2. (b) z1z2 = z1 z2. (c) z = z. (d) jz2j = jzj2 5. (a) Selesaikan: z2 + 2z + 2 = 0. Apa hubungan antara kedua akar tersebut? (b) Selesaikan: z4 10z342z2 82z + 65 = (z2 4z + 5)(z2 6z + 13) = 0. (c) Carilah persamaan kuadrat yang memiliki akar: 2 + i dan 3 + i. (d) P(z) = P(z), dengan P(z) adalah polinomial dengan koe
  • 79. sien real. (e) Bagaimana jika ada koe
  • 80. sien P(z) yang tidak real? 6. Misalkan P adalah polinomial dengan koe
  • 81. sien real. Tunjukkan bahwa P(z) = 0 jika dan hanya jika P(z) = 0. Dalam himpunan bilangan kompleks, apa yang dapat anda katakan tentang akar-akar dari polinomial berkoe
  • 82. sien real? 7. Apakah argumen dari z = x + yi adalah arctan y x ? Jelaskan jawaban anda. 8. (a) Tunjukkan bahwa: z1z2 + z1z2 = 2Re(z1z2). (b) Tunjukkan bahwa: Re(z1z2) jz1j jz2j. (c) Buktikan bahwa: jz1 + z2j jz1j + jz2j. 9. Selesaikan persamaan berikut: (a) z6 1 = 0. 27
  • 83. 28 PERTEMUAN 2. TOPOLOGI BILANGAN KOMPLEKS DAN FUNGSI KOMPLEKS (b) z4 + 1 3i = 0. (Gunakan metode geometris) 10. Tunjukkan bahwa: (a) sin 3 = 3 sin 4 sin3 . (b) sin 4 sin = 8 cos3 4 = 2 cos 3 + 6 cos 4 11. Jelaskan di mana kesalahan dari argumentasi berikut. 1 = p 1 p 1 = p (1)(1) = p 1 = 1 Topologi Bilangan Kompleks dan Fungsi Kompleks 1. Misalkan n 2 N tetap, dan akar pangkat n dari 1 adalah: 1; 1; 2; : : : ; n1. Tunjukkan bahwa: k n1 + k n2 + : : : + k + 1 = 0; untuk k = 1; 2; : : : ; n 1: 2. Misalkan di dalam lingkaran unit, kita meletakan sebuah poligon dengan nbuah sisi, dengan 1 adalah salah satu verteksnya. Pilih diagonal dari ngon tersebut yang terhubung dengan 1 (tentu saja yang bukan merupakan sisi dari ngon tersebut). Tunjukkan bahwa hasil kali dari diagonal-diagonal tersebut adalah n. 3. Gambarkan daerah-daerah berikut pada bidang kompleks (a) jz ij 1. (b) jz 2j jz 3j. (c)
  • 84.
  • 85.
  • 86.
  • 87. z 1 z + 1
  • 88.
  • 89.
  • 90.
  • 91. = 1. (d) jzj 1 dan Im(z) 0. (e) 1 z = z. (f) jzj2 = Im(z). (g) jz2 1j 1. 4. Tunjukkan bahwa: (a) f(z) = 1P k=0 kzk kontinu di jzj 1. (b) g(z) = 1X k=1 1 k2 + z kontinu di Re(z) 0. 5. Buktikan bahwa himpunan yang terhubung secara poligonal juga terhubung. 6. Misalkan S = x + yi
  • 92.
  • 93.
  • 94.
  • 95. x 0; y = sin 1 x Tunjukkan bahwa tidak ada kurva di S yang dapat menghubungkan dua titik di S. 7. Misalkan S adalah persegi dengan titik sudut: (0; 0), (1; 0), (1; 1) dan (0; 1). Tentukan peta dari S oleh fungsi:
  • 96. 2.4. FUNGSI KONTINU 29 (a) f(z) = z. (b) f(z) = 1 1 + z . 8. Buktikan bahwa j sin zj 1 untuk setiap z, maka z 2 R. 1P 9. Tunjukkan bahwa deret: n=1 i 3 n1 konvergen dan tentukan pula titik konvergensinya. 10. Periksa kekonvergenan dari: 1X n=1 ( p 3 + i)n 5n2 . 11. Carilah jari-jari kekonvergenan dari: 1X n=0 cos n 3 zn: