Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
1
DAFTAR ISI
0
DAFTAR ISI ....................................................................................................................................................... 1
PENYUSUN ........................................................................................................................................................ 3
GLOSARIUM ...................................................................................................................................................... 4
PETA KONSEP .................................................................................................................................................. 5
PENDAHULUAN .............................................................................................................................................. 6
A. Identitas Modul ..............................................................................................................6
B. Kompetensi Dasar ..........................................................................................................6
C. Deskripsi Singkat Materi ...............................................................................................6
D. Petunjuk Penggunaan Modul .........................................................................................6
E. Materi Pembelajaran ......................................................................................................7
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 ................................................................................................................ 7
Pengertia dan Lingkup Vektor Pada Bidang Datar ........................................................................ 7
A. Tujuan Pembelajaran .....................................................................................................8
B. Uraian Materi .................................................................................................................8
C. Rangkuman ..................................................................................................................18
D. Latihan Soal Pembelajaran 1 .......................................................................................19
E. Pembahasan Soal Latihan Pembelajaran 1. ................................................................................ 21
F. Penilaian Diri ...............................................................................................................23
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 ............................................................................................................. 24
Operasi Vektor pada Bidang (R2) ........................................................................................................ 24
A. Tujuan Pembelajaran ...................................................................................................24
B. Uraian Materi ...............................................................................................................24
C. Rangkuman ..................................................................................................................32
D. Latihan Soal Pembelajaran 2 .......................................................................................32
E. Pembahasan Latihan Soal Pembelajaran 2. ................................................................................ 34
F. Penilaian Diri ...............................................................................................................36
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 ............................................................................................................. 37
Ruang Lingkup Vektor Pada Bangun Ruang .................................................................................. 37
A. Tujuan Pembelajaran ...................................................................................................37
B. Uraian Materi ...............................................................................................................37
C. Rangkuman ..................................................................................................................43
D. Latihan Soal Pembelajaran 3 .......................................................................................43
E. Pembahasan Latihan Soal Pembelajaran 3 ................................................................................. 45
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
2
F. Penilaian Diri ...............................................................................................................48
KEGIATAN PEMBELAJARAN 4 ............................................................................................................. 49
Operasi Vektor Pada Bangun Ruang .................................................................................................. 49
A. Tujuan Pembelajaran ...................................................................................................49
B. Uraian Materi ...............................................................................................................49
C. Rangkuman ..................................................................................................................58
D. Latihan Soal Pembelajaran 4 .......................................................................................59
F. Penilaian Diri ...............................................................................................................62
EVALUASI .......................................................................................................................................................... 0
Pembahasan Evaluasi ...................................................................................................................................... 3
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................................ 7
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
3
VEKTOR
MATEMATIKA PEMINATAN KELAS X
SEMESTER GENAP
PENYUSUN Entis Sutisna, S.Pd.
SMA Negeri 4 Tangerang
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
4
GLOSARIUM
Besaran vektor : Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai besar dan arah. Vektor dapat dinyatakan sebagai segmen garis berarah, di mana panjang segmen menyatakan besar vektor dan arah anak panah menyatakan arah vektor.
Vektor pada bidang koordinat Cartesius :
Vektor pada bidang koordinat Cartesius mempunyai dua komponen, yaitu komponen horisontal (sejajar sumbu X) dan komponen vertikal (sejajar sumbu Y). Jika diberikan komponen-komponen suatu vektor maka vektor tersebut dapat digambar dan dapat ditentukan besarnya.
Modulus vektor : Adalah besar dari vektor yang merupakan panjang segmen garis berarah yang menyatakan vektor tersebut.
Vektor posisi pada R2 :
Adalah vektor dengan pangkal di titik O(0,0). Dua vektor dikatakan sama jika kedua vektor tersebut mempunyai besar (modulus) dan arah yang sama.
Vektor negative : Vektor yang besarnya sama dengan u tetapi arahnya berlawanan dengan u dikatakan vektor negatif u dan dilambangkan โu.
Vektor nol : Vektor nol adalah vektor yang besarnya nol dan tidak mempunyai arah. Vektor satuan adalah vektor yang besarnya 1.
Aturan segitiga : Yaitu menghimpitkan ujung vektor pertama dengan pangkal vektor kedua, hasilnya adalah vektor dengan pangkal vektor pertama dan ujung vektor kedua.
Aturan jajaran genjang : Yaitu dengan menghimpitkan pangkal kedua vektor ๐ข1โโโโ dan ๐ข2โโโโ . Jumlah atau resultan kedua vektor adalah diagonal jajargenjang yang sisi-sisinya adalah ๐ข1โโโโ dan ๐ข2โโโโ .
Modulus vektor pada bagun ruang :
Yaitu besar dari vektor yang merupakan panjang segmen garis berarah yang menyatakan vektor tersebut.
Vektor posisi pada R3 : Adalah vektor yang menyatakan kedudukan setiap titik di ruang koordinat Cartesius. Vektor posisi berpangkal di titik O(0,0,0) dan berujung di titik pada ruang koordinat.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
5
PETA KONSEP
PETA KONSEP
VEKTOR
VEKTOR DI BIDANG (R2) DAN VEKTOR DI RUANG (R3) OPERASI VEKTOR
PROYEKSI
VEKTOR PADA
VEKTOR LAIN
VEKTOR
POSISI
VEKTOR
SATUAN
KESAMAAN
DUA VEKTOR
PENJUMLAHAN
PENGURUANGN
PERKALIAN
SKALAR
DENGAN
VEKTOR
PERBANDINGAN
PERKALIAN
SKALAR DUA
VEKTOR
ATURAN
JAJARAN
GENJANG
ATURAN
SEGITIGA
SUDUT ANTARA DUA VEKTOR
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
6
PENDAHULUAN
A. Identitas Modul
Mata Pelajaran : Matematika Peminatan Kelas : X Alokasi Waktu : 42 JP Judul Modul : Vektor
B. Kompetensi Dasar
Kompetensi Dasar. 3.2 Menjelaskan vektor, operasi vektor, panjang vektor, sudut antar vektor dalam ruang
berdimensi dua (bidang) dan berdimensi tiga 4.3 Menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan Vektor, operasi vektor, panjang vektor,
sudut antar vektor dalam ruang berdimensi dua (bidang) dan berdimensi tiga.
C. Deskripsi Singkat Materi
Salam jumpa melalui pembelajaran matematika dengan materi Vektor. Modul ini disusun sebagai satu alternatif sumber bahan ajar siswa untuk memahami materi Vektor di kelas X peminatan. Melalui modul ini Kalian diajak untuk memahami konsep Vektor pada bidang datar, konsep Vektor pada bangun ruang, operasi vektor dan Pemecahan Masalah yang terkait dengan Vektor. Modul ini terdiri atas 4 bagian proses. Kalian bisa mempelajari modul ini dengan tahapan berikut: Pembelajaran 1 akan membahas tentang : Ruang lingkup vektor pada bidang yang
meliputi pengertian vektor, kesamaan dua vektor, vektor nol, vekktor posisi, vektor satuan, vektor dalam ruang , vektor basis, panjang suatu vektor.
Pembelajaran 2 akan membahas tentang operasi vektor pada R2 yang meliputi: penjumlahan vektor, pengurangan vektor, hasil kali bilangan dengan vektor.
Pembelajaran 3 akan membahas Ruang lingkup vektor pada bangun ruang R3. Operasi vektor pada bangun ruang, sebagai kegiatan belajar 4 akan membahas
tentang hasil kali skalar dua vektor, bentuk komponen Perkalian skalar, besar sudut antara dua vektor, sifat โ sifat Perkalian skalar, proyeksi ortogonal suatu vektor pada vektor lain.
D. Petunjuk Penggunaan Modul Supaya Kalian berhasil mencapai kompetensi dalam mempelajari modul ini maka
ikuti petunjuk-petunjuk berikut:
a. Petunjuk Umum: 1) Pelajari daftar isi serta skema modul dengan cermat, karena daftar isi dan peta
kedudukan modul ini akan menuntun anda dalam mempelajari modul ini dan kaitannya dengan modul-modul yang lain.
2) Untuk mempelajari modul ini haruslah berurutan, karena materi yang mendahului merupakan prasyarat untuk mempelajari materi berikutnya.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
7
3) Pahamilah contoh-contoh soal yang ada, dan kerjakanlah semua soal latihan yang ada. Jika dalam mengerjakan soal anda menemui kesulitan, kembalilah mempelajari materi yang terkait.
4) Kerjakan soal evaluasi dengan cermat. Jika anda menemui kesulitan, kembalilah mempelajari materi yang terkait.
5) Jika anda mempunyai kesulitan yang tidak dapat anda pecahkan, catatlah, kemudian tanyakan kepada guru pada saat kegiatan tatap muka atau bacalah referensi lain yang berhubungan dengan materi modul ini. Dengan membaca referensi lain, anda juga akan mendapat pengetahuan tambahan.
b. Petunjuk Khusus 1) Dalam kegiatan Pembelajaran Kalian akan mempelajari bagaimana memahami
konsep dan menyelesaikan masalah Vektor, menggunakan dan menyelesaikan masalah kontekstual yang berkaitan dengan Vektor.
2) Perhatikan gambar gambar dan uraian dengan seksama agar dapat memahami, menentukan dan menggeneralisasikan Vektor serta mampu menerapkan dalam menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan hal tersebut.
3) Pahamilah contoh-contoh soal yang ada, dan kerjakanlah semua soal latihan yang ada. Kerjakanlah soal uji kompetensi dengan cermat agar Kalian bisa lebih paham dan terampil.
E. Materi Pembelajaran
Vektor 1. Pengertian Vektor.
2. Kesamaan Dua Vektor
3. Vektor Nol
4. Vektor Posisi
5. Vektor Satuan
6. Vektor Dalam Ruang
7. Vektor Basis
8. Panjang Suatu Vektor.
9. Operasi Vektor (Penjumlahan Vektor, Pengurangan Vektor, Hasil Kali Bilangan
Dengan Vektor)
10. Rumus Jarak
11. Perbandingan
12. Perkalian Skalar dua Vektor
13. Proyeksi Vektor Terhadap Vektor.
14. Hasil Kali Skalar Dua Vektor
15. Besar Sudut Antara Dua Vektor.
16. Proyeksi Ortogonal Suatu Vektor Pada Vektor Lain
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1
Pengertia dan Lingkup Vektor Pada Bidang Datar
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
8
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan Kalian dapat mengetahui pengertian vektor dan ruang lingkup vektor yang meliputi: Komponen-komponen dari vektor. Menuliskan notasi-notasi vektor. Menggambarkan vektor apabila diberikan komponen-komponennya. Kesamaan dua vektor,
Vektor nol,
Vekktor posisi,
Vektor satuan
B. Uraian Materi Pengertian Vektor Pada Bidang Datar.
Ketika Kalian sedang melakukan perjalanan ke suatu tempat pasti Kalian sering menemukan papan petunjuk arah seperti papan petunjuk arah berikut:
Gambar 1.1 Papan Petunjuk Arah.
Untuk sampai pada kota yang diinginkan pengguna jalan harus mengikuti arah dan menempuh jarak yang ditentukan. Misalnya: Untuk mencapai kota Bandar Lampung, Kalian harus membelok ke arah kiri dan menempuh jarak sejauh 8 km dari lokasi papan petunjuk tersebut atau kalau Kalian mau ke kota Palembang, Kalian harus membelok ke kanan dan menempuh jarak sejauh 360 km dari papan petunjuk. Dengan demikian ada dua hal yang harus diperhatikan, yaitu arah dan jarak (besar) yang harus ditempuh.
Pernahkah Kalian melihat lembing yang meluncur di udara saat dilempar oleh atlet lempar lembing? Atau anak panah yang terlepas dari busurnya saat seorang atlet memanah ke arah papan sasaran? Lembing atau anak panah tersebut meluncur dengan kecepatan dan arah tertentu sesuai dengan keinginan sang atlet. Hal yang sama ketika kalian melihat tentara terjun payung atau anak kecil main jungkitan di taman.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
9
Gambar 1.2. Lempar Lembing Gambar 1.3. Memanah
Sumber: www. https://darunnajah.com
Gambar 1.4 Terjun payung Gambar 1.5 Anak kecil main Jungkitan
Seluruh ilustrasi yang Kalian baca di atas berkaitan dengan arah dan jarak. Tentang arah dan jarak sudah Kalian pelajari waktu di SMP dalam pelajaran IPA Fisika. Banyak contoh besaran fisika yang memiliki arah dan besar seperti uraian di atas, antara lain: kecepatan, percepatan, gaya, dan sebagainya.
Besaran yang mempunyai arah dan besar biasanya dinyatakan dengan ruas garis berarah. Ruas garis berarah tersebut dinamakan vektor. Konsep vektor pada IPA Fisika adalah besaran yang mempunyai besar dan arah. Besaran yang hanya memiliki besar saja disebut skalar, seperti berat, panjang, luas dan lain-lain. Sementara itu konsep vektor dalam metematika adalah ruas garis berarah yang panjangnya adalah jarak dari titik pangkal ke titik ujung dan arahnya adalah arah dari pangkal ke ujung atau perpanjangannya. Panjang ruas garis berarah menyatakan besar vektor, sedangkan arah vektor dinyatakan oleh kemiringan ruas garis dan anak panahnya.
Dalam kehidupan sehari-hari vektor banyak digunakan dalam berbagai aktivitas dan berbagai bidang kehidupan. Vektor sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari seperti dalam bidang teknik sipil, navigasi, militer dll.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
10
Gambar 1.6
Sumber: (1) https://www.google.co.id/search?q=penerapan+vektor+dalam+teknik+sipil (2) https://fisikakelompok7.blogspot.com
Gambar 1.6.(1) Contoh pemanfaatn vektor dalam teknik sipil dan gambar 1.6.(2) dalam bidang navigasi.
Untuk lebih memahami masalah vektor, coba Kalian lakukan aktivitas berikut:
1. Gambarlah sebuah ruas garis pada selembar kertas! 2. Berilah tanda panah pada ujung ruas garis tersebut ini! 3. Sebut titik pangkal ruas garis sebagai titik P dan titik ujungnya sebagai titik Q. 4. Ukurlah panjang ruas garis dengan menggunakan penggaris! 5. Diskusikan dengan temanmu! 6. Apa yang dapat disimpulkan dari aktivitas ini?
Ruas garis berarah yang Kalian gambar pada kegiatan ini mewakili sebuah vektor. Panjang garis yang diukur menggunakan penggaris menunjukkan panjang vektor tersebut. Karena titik pangkal P dan titik ujung Q, maka vektor disebut sebagai vektor
PQโโโโ โ Panjang vektor PQโโโโ โ ini dilambangkan dengan | PQโโโโ โ|. Selain cara di atas, sebuah vektor dapat pula ditulis menggunakan:
huruf kecil yang dicetak tebal.
Seperti a, b, c, dan sebagainya. Misalnya, vektor PQโโโโ โ di bawah ditulis sebagai vektor a. Q
๐
P huruf kecil yang di atas huruf itu dibubuhi tanda panah.
Seperti ๐,โโโ ๏ฟฝโ๏ฟฝ , ๐ dan sebagainya. Misalnya vektor ๐๐โโโโ โ dapat ditulis sebagai vektor ๐ .
P ๏ฟฝโโ๏ฟฝ
Q
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
11
huruf kecil yang di bawah huruf itu dibubuhi tanda garis (garis bawah).
Seperti u , v , w dan sebagainya. Misalnya vektor ๐๐โโโโ โ dapat ditulis sebagai vektor u .
Q w P
Untuk selanjutnya dalam modul ini akan digunakan penulisan vektor dengan tanda panah di atas. Vektor yang kalian gambarkan di atas adalah contoh penyajian vektor secara geometris. Dalam matematika, vektor dapat disajikan secara geometris dan aljabar.
Komponen Vektor
Diantara Kalian pasti ada yang pernah bermain game menggunakan playstation,
seperti game sepak bola? Ketika bermain game sepakbola Kalian akan menggerakkan pemain
di layar televisi dengan menggerakkan tombol-tombol ke kanan, kiri, atas, bawah, serong
kanan bawah, serong kiri atas dan sebagainya. Untuk memindahkan pemain ke arah kanan
atas, Kalian dapat melakukannya dengan menekan tombol kanan, diikuti dengan menekan
tombol atas atau dengan menekan tombol atas, diikuti dengan menekan tombol kanan.
Cara lain yang lebih cepat adalah dengan menekan tombol kanan dan tombol atas
secara bersamaan.
Gambar 1.7 Game Sepak Bola.
Sumber: https://www.yagaming.id/game-sepak-bola-offline-android/
Layar televisi dapat kita umpamakan bidang datar yang dapat digambarkan dengan
bidang koordinat Cartesius XOY. Pemain-pemain sepakbola merupakan titik-titik yang dapat
dipindahkan pada bidang XOY. Pemain sepakbola dapat berpindah letak ke segala arah
dengan cara seperti uraian di atas. Pada prinsipnya setiap perpindahan letak pemain dapat
ditentukan oleh dua komponen, yaitu gerakan ke kanan/kiri dan gerakan ke atas/bawah.
Perpindahan letak pemain sepakbola itu merupakan suatu vektor.
Vektor yang digambarkan pada bidang koordinat mempunyai komponen horisontal
(gerakan ke kanan/kiri) dan komponen vertikal (gerakan ke atas/bawah).
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
12
Contoh 1.
Gambar 1.8. Vektor PQ
Komponen horisontal vektor ๐๐โโโโ โ sebesar xQ โ xP, sedang komponen vertikal vektor
๐๐โโโโ โ sebesar yQ โ yP.
Dalam bentuk aljabar, vektor ๐๐โโโโ โ dapat dinyatakan dalam bentuk matriks kolom:
๐๐โโโโ โ = (๐พ๐๐๐๐๐๐๐ ๐ป๐๐ ๐๐๐ ๐๐๐ก๐๐๐พ๐๐๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐ก๐๐๐๐
) = (๐ฅ๐ โ ๐ฅ๐๐ฆ๐ โ ๐ฆ๐
)
Dalam bentuk pasangan berurut: ๐๐โโโโ โ =(๐ฅ๐ โ ๐ฅ๐ , ๐ฆ๐ โ ๐ฆ๐)
Atau dalam bentuk : ๐๐โโโโ โ = ๐1๐ + ๐1๐ Contoh 2. Coba Kalian perhatikan gambar vektor berikut Gambar 1.9. Vektor AB dan DE
๐ด๐ตโโโโ โ = (๐พ๐๐๐๐๐๐๐ ๐ป๐๐๐๐ ๐๐๐ก๐๐๐พ๐๐๐๐๐๐๐ ๐๐๐๐ก๐๐๐๐
)
Komponen horisontal: {ke kanan tandanya positifke kiri tandanya negatif
Komponen vertikal: {ke atas tandanya positifke bawah tandanya negatif
๐ด๐ตโโโโ โ = (A ke C terusC ke B
) = (ke kanan 4 = 4ke atas 3 = 3
) = (43)
๐ท๐ธโโ โโ โ = (D ke F terusF ke E
) = (ke kiri 4 = โ4ke atas = 3
) = (โ43)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
13
Jika vektor ๐จ๐ฉโโโโโโ = (๐๐), maka
panjang vektor ๐จ๐ฉโโโโโโ adalah:
|๐จ๐ฉโโโโโโ | = โ๏ฟฝโโ๏ฟฝ ๐ + ๏ฟฝโโ๏ฟฝ ๐
Panjang (Modulus) Vektor. Coba kalian perhatikan kembali gambar berikut:
Vektor ๐ด๐ตโโโโ โ, ๐ด๐ถโโโโ โ dan ๐ถ๐ตโโโโ โ membentuk segi tiga siku-siku. Panjang vektor ๐ด๐ตโโโโ โ bisa kita hitung dengan menggunakan rumus Pythagoras.
Panjang ๐ด๐ตโโโโ โ = |๐ด๐ตโโโโ โ| = โ(๐ด๐ถ)โโ โโ โโ โ2 + (๐ถ๐ตโโโโ โ)2 = โ42 + 32 = โ25 = 5
Panjang ๐ท๐ธโโ โโ โ = |๐ท๐ธโโ โโ โ| = โ(๐ท๐นโโโโ โ)2 + (๐น๐ธโโโโ โ)2 = โ(โ4)2 + 32 = โ25 = 5
Secara umum jika vektor ๐ด๐ตโโโโ โ = (๐๐), maka panjang vektor ๐ด๐ตโโโโ โ dapat dinyatakan:
Panjang ๐ด๐ตโโโโ โ = |๐ด๐ตโโโโ โ| = โ(๐)โโโโ 2 + (๐ )2
Gambar 1.10
Sekarang, perhatikan sebarang titik A(a1, a2) dan titik B(b1, b2) pada koordinat Cartesius berikut.
Gambar 1.11.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
14
Pada gambar di atas, vektor ๐ mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal O(0, 0) ke titik A(a1, a2). Oleh karena itu, vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ dapat kalian tuliskan dalam bentuk vektor kolom ๐ =
(๐1๐2). Adapun vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal O(0, 0) ke titik B(b1, b2).
Vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ dapat kalian tuliskan sebagai ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (๐1๐2) Dengan menggunakan rumus jarak, kalian
dapat menentukan panjang vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ dan ๏ฟฝโโ๏ฟฝ , yaitu:
Panjang vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = |๏ฟฝโโ๏ฟฝ | = โ๐๐๐ + ๐๐
๐
Panjang vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = |๏ฟฝโโ๏ฟฝ | = โ๐๐๐ + ๐๐
๐
Sekarang kalian perhatikan vektor ๐ด๐ตโโโโ โ. Vektor ๐ด๐ตโโโโ โ kita dapatkan dengan cara menarik garis
dari titik A ke titik B. Seperti yang sudah dipelajari sebelumnya, vektor ๐ด๐ตโโโโ โ dapat dinyatakan
dalam bentuk vektor kolom ๐ด๐ตโโโโ โ= (๐1 โ ๐1๐2 โ ๐2
). Panjang vektor ๐ด๐ตโโโโ โ adalah:
|๐ด๐ตโโโโ โ| = โ(๐1 โ ๐1)2 + (๐2 โ ๐2)
2
Contoh 3. Diketahui segitiga OAB dengan koordinat titik O(0, 0), A(2, 4) dan B(6, 1). Tentukan: a. Vektor ๐ yang mewakili ruas garis dari titik O ke titik A.
b. Vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ yang mewakili ruas garis dari titik O ke titik B.
c. Vektor ๐ด๐ตโโโโ โ yang mewakili ruas garis dari titik A ke titik B
d. Panjang vektor ๐ , ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ด๐ตโโโโ โ
Alternatif penyelesaian:
Gambar 1.10.
a. Dari gambar vektor ๐ mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal O(0, 0) ke titik A(2,
4). Vektor ๐ = (24)
b. Vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal O(0, 0) ke titik B(6, 1).
Vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (61)
c. Vektor ๐ด๐ตโโโโ โ = (6 โ 21 โ 4
) = (4โ3)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
15
Y
O
Q
S
P
O
R
Y
d. Panjang vektor ๐ = |๐ | = โ22 + 42 = โ4 + 16 = โ20 = 2โ5
Panjang vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๏ฟฝโ๏ฟฝ | = โ62 + 12 = โ36 + 1 = โ37
Panjang vektor ๐ด๐ตโโโโ โ = |๐ด๐ตโโโโ โ| = โ42 + (โ3)2 = โ16 + 9 = โ25 = 5
Kesamaan Dua Vektor
Dua vektor dikatakan sama jika kedua vektor tersebut mempunyai besar dan arah yang sama.
Perhatikan gambar berikut.
X
Gambar 1.11 Vektor Sama Keempat vektor pada gambar di atas adalah sama karena mempunyai besar dan arah yang sama. Contoh 2.4: Diketahui vektor titik-titik P(1,1), Q(4,5), R(-4,-3), S(-1,1).
X
Gambar 1.12
๐๐โโโโ โ = ๐ ๐โโโโ โ karena ๐๐โโโโ โ searah ๐ ๐โโโโ โ dan |๐๐โโโโ โ| = |๐ ๐โโโโ โ|
Perhatikan gambar berikut:
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
16
Q
P
S
Gambar 1.13
Vektor ๐๐โโโโ โ dengan ๐ ๐โโโโ โ sama panjang dan arahnya berlawanan. Vektor ๐๐โโโโ โ dengan ๐ ๐โโโโ โ
merupakan vektor berlawanan dan dapat ditulis : ๐๐โโโโ โ = -๐ ๐โโโโ โ atau โ๐๐โโโโ โ = ๐ ๐โโโโ โ. Komponen
vektor ๐๐โโโโ โ = (34) dan komponen vektor ๐ ๐โโโโ โ = (
โ3โ4).
Coba kalian perhatikan gambar berikut:
Gambar 1.14
Vektor-vektor di atas merupakan vektor yang sejajar. Coba kalian perhatikan komponen vektornya.
๏ฟฝโ๏ฟฝ = (41)
๐ค1โโ โโ = (82) = 2 (
41) = 2. ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ค2โโโโ โ = (123) = 3(
41) = 3. ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ค3โโโโ โ = (21
2
) =1
2(41) =
1
2๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ค4โโ โโ = (โ8โ2) = โ2 (
41) = โ2๏ฟฝโ๏ฟฝ
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
17
Dari komponen vektor tampak jelas bahwa vektor ๐ค1โโ โโ , ๐ค2โโโโ โ, ๐ค3โโโโ โ, dan ๐ค4โโ โโ merupakan kelipatan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ . Vektor ๐ค1โโ โโ , ๐ค2โโโโ โ, dan ๐ค3โโโโ โ, dapat dinyatakan dengan ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ dengan k scalar yang bernilai positif, sementara untuk ๐ค4โโ โโ dengan k scalar betnilai negative.
Vektor Nol Suatu vektor disebut vektor nol apabila panjangnya nol. Arah dari vektor nol tak tentu,
misalnya AAโโโโ โ, BBโโโโ โ , CCโโ โโ , dan semacamnya disebut vektor nol. Vektor not dilambangkan
dengan Oโโ .
Vektor Posisi
Kalian perhatikan gambar berikut:
Gambar 1.15
Koordinat titik A(4, 3), titik B(6, 8) dan titik C(-3, 4). Vektor ๐๐ดโโโโ โ memiliki pangkal titik O
dan ujung titik A, vektor ๐๐ตโโ โโ โ memiliki pangkal titik O dan ujung titik B, vektor ๐๐ถโโโโ โ memiliki pangkal titik O dan ujung titik C.
Dari uraian sebelumnya kalian sudah mengetahui bahwa ruas garis berarah pada gambar
mewakili vektor dengan komponen vektor ๐๐ดโโโโ โ = (43), vektor ๐๐ตโโ โโ โ = (
68) dan vektor ๐๐ถโโโโ โ =
(โ34). Vektor vektor ๐๐ดโโโโ โ, ๐๐ตโโ โโ โ dan ๐๐ถโโโโ โ disebut vektor posisi.
Vektor posisi suatu titik dapat dilambangkan sesuai dengan nama titik ujungnya
yang ditulis dengan huruf kecil. Vektor posisi titik A ialah ๐ , Vektor posisi titik B ialah
๏ฟฝโ๏ฟฝ , dan seterusnya.
Vektor posisi titik A (๐1, ๐2) = ๐ = (๐1๐2)
A
B
C
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
18
Pada bidang koordinat Cartesius, setiap titik P pada bidang dapat dinyatakan sebagai
vektor ๐๐โโโโ โ . Vektor ๐๐โโโโ โ disebut vektor posisi dari titik P. Koordinat titik P merupakan
komponen-komponen dari vektor ๐๐โโโโ โ . Vektor ๐๐โโโโ โ dapat dinyatakan sebagai ๐ . Vektor Satuan
Vektor satuan adalah vektor yang panjangnya satu satuan.
Vektor satuan dengan arah sumbu X, dinotasikan dengan ๐ , sehingga vektor ๐ = (10)
Vektor satuan dengan arah sumbu Y, dinotasikan dengan ๐ , sehingga vektor ๐ = (01)
Untuk setiap vektor ๐ yang bukan vektor nol, dapat ditentukan suatu vektor satuan dari vektor ๐ , dilambangkan dengan ๏ฟฝฬ๏ฟฝ . Vektor satuan arahnya searah dengan vektor ๐ dan panjangnya sama dengan satu satuan.
Jika vektor ๐ = (๐1๐2), maka vektor satuan dari vektor ๐ dirumuskan dengan:
รช = ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
1
โ๐12+๐2
2. (๐1๐2)
Contoh:
Diketahui vektor ๐ = (โ34), tentukan vektor satuan yang searah vektor ๐ !
Alternatif penyelesaian:
๐ = (โ34)
Panjang vektor ๐ = โโ32 + 42 = โ25 = 5 Misalkan vektor satuan yang serah vektor ๐ adalah รช.
รช = ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
1
โ(โ3)2+(4)2. (โ34) =
1
5. (โ34) = (
โ3
54
5
)
C. Rangkuman Kalian telah mempelajari konsep Vektor. Beberapa hal penting yang telah Kalian
pelajari kita rangkum disini: Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai besar dan arah. Vektor dapat dinyatakan sebagai segmen garis berarah, di mana panjang segmen
menyatakan besar vektor dan arah anak panah menyatakan arah vektor. Vektor pada bidang koordinat Cartesius mempunyai dua komponen, yaitu
komponen horisontal (sejajar sumbu X) dan komponen vertikal (sejajar sumbu Y). Jika diberikan komponen-komponen suatu vektor maka vektor tersebut dapat digambar dan dapat ditentukan besarnya.
Panjang vektor (Modulus vektor) adalah besar dari vektor yang merupakan panjang segmen garis berarah yang menyatakan vektor tersebut.
Panjang (modulus) vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (๐1๐2) dinyatakan |๏ฟฝโ๏ฟฝ |=.โ๐1
2 + ๐22
Vektor posisi adalah vektor dengan pangkal di titik O(0,0). Dua vektor dikatakan sama jika kedua vektor tersebut mempunyai besar (modulus)
dan arah yang sama. Vektor yang besarnya sama dengan u tetapi arahnya berlawanan dengan u dikatakan
vektor negatif u dan dilambangkan โu. Vektor nol adalah vektor yang besarnya nol dan tidak mempunyai arah.
Vektor satuan adalah vektor yang besarnya 1.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
19
๐ q
r K
D B
R O
D. Latihan Soal Pembelajaran 1
1. Perhatikan gambar vektor-vektor berikut:
๐
Manakah vektor yang
a. besarnya sama tetapi arahnya berbeda b. arahnya sama tetapi besarnya berbeda c. besar dan arahnya sama d. besar dan arahnya berbeda e. searah
2. Tentukan komponen-komponen dari vektor-vektor berikut.
Y
X
3. Tulislah notasi vektor-vektor di atas. 4. Perhatikan gambar berikut.
Gambarlah vektor yang
a. sama dengan vektor ๐๐ โโโโ โ
๐ ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ
๐ ๐
๐
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
20
b. negatif dari vektor ๐๐ โโโโ โ c. vektor satuan dari vektor PR d. vektor posisi yang sama dengan PR
5. Perhatikan gambar berikut:
Dari gambar vektor manakah yang: a. Vektor posisi
b. Sama dengan vektor ๐๐โโโโ โ
c. Negatif vektor ๐๐โโโโ โ d. Vektor satuan e. Vektor nol.
6. Diketahui koordinat titik A(3, 4) dan B(9, 12). Tentukan: a. Vektor posisi dari titik A dan B
b. Komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ
c. Panjang vektor ๐ด๐ตโโโโ โ
d. Vektor satuan dari vektor ๐ด๐ตโโโโ โ
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
21
E. Pembahasan Soal Latihan Pembelajaran 1.
1. Vektor yang: a. besarnya sama tetapi arahnya berbeda adalah vektor ๐ dan ๐ โฆโฆโฆ..3
b. arahnya sama tetapi besarnya berbeda adalah vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ โฆโฆโฆ..3
c. besar dan arahnya sama adalah vektor ๐ โฆโฆโฆ..3
d. besar dan arahnya berbeda adalah vektor ๐ dan ๐ โฆโฆโฆ..3
e. searah adalah vektor ๐ , ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ โฆโฆโฆ..3
2. a. komponen horizontal vektor ๐ adalah 3 satuan โฆโฆโฆ..3 komponen vertikal vektor ๐ adalah 2 satuan
b. komponen horizontal vektor ๐ adalah 3 satuan โฆโฆโฆ..3 komponen vertikal vektor ๐ adalah 4 satuan
c. komponen horizontal vektor ๐ adalah 5 satuan โฆโฆโฆ..3 komponen vertikal vektor ๐ adalah 0 satuan
d. komponen horizontal vektor ๐ท๐ โโ โโ โ adalah 2 satuan โฆโฆโฆ..3
komponen vertikal vektor ๐ท๐ โโ โโ โ adalah 2 satuan
e. komponen horizontal vektor ๐พ๐ตโโโโโโ adalah 3 satuan ke kiri โฆโฆโฆ..3
komponen vertikal vektor ๐พ๐ตโโโโโโ adalah 4 satuan ke bawah
3. vektor ๐ = (โ๐๐๐๐ง๐๐๐ก๐๐ 3 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐๐ฃ๐๐๐ก๐๐๐๐ 2 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐
) = (32) โฆโฆโฆ..3
vektor ๐ = (โ๐๐๐๐ง๐๐๐ก๐๐ 3 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐๐ฃ๐๐๐ก๐๐๐๐ 4 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐
) = (34) โฆโฆโฆ..3
vektor ๐ = (โ๐๐๐๐ง๐๐๐ก๐๐ 5 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐๐ฃ๐๐๐ก๐๐๐๐ 0 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐
) = (50) โฆโฆโฆ..3
vektor ๐ท๐ โโ โโ โ = (โ๐๐๐๐ง๐๐๐ก๐๐ 2 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐๐ฃ๐๐๐ก๐๐๐๐ 2 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐
) = (22) โฆโฆโฆ..3
vektor ๐พ๐ตโโโโโโ = (โ๐๐๐๐ง๐๐๐ก๐๐ โ 3 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐๐ฃ๐๐๐ก๐๐๐๐ โ 4 ๐ ๐๐ก๐ข๐๐
) = (โ3โ4) โฆโฆโฆ..3
4. komponen horizontal vektor ๐๐ โโโโ โ adalah 4 satuan
komponen vertikal vektor ๐๐ โโโโ โ adalah 3 satuan
Perhatikan gambar:
a. Vektor ABโโโโ โ memiliki panjang dan arah yang sama dengan vektor PRโโโโ โ
b. Vektor STโโโโ โ memiliki panjang yang sama dan arah berlawanan dengan vektor PRโโโโ โ
c. Panjang vektor ๐๐ โโโโ โ = โ42 + 32 = โ25 = 5. Vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ merupakan vektor satuan dari
vektor PRโโโโ โ.
d. Vektor ๐๐ถโโโโ โ memiliki pangkal titik O (pangkal koordinat) dan panjang serta arah
sama dengan vektor PRโโโโ โ, jadi vektor ๐๐ถโโโโ โ merupakan vektor posisi yang sama dengan
vektor ๐๐ โโโโ โ.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
22
Y X โฆ20
5. Vektor yang merupakan :
a. Vektor posisi adalah vektor OAโโโโ โ dan OBโโโโ โ โฆโฆโฆ..4
b. Sama dengan vektor ๐๐โโโโ โ adalah vektor ๐ถ๐ทโโโโ โ โฆโฆโฆ..4
c. Negatif vektor ๐๐โโโโ โ adalah vektor ๐ โฆโฆโฆ..4 d. Vektor satuan adalah vektor ๐ โฆโฆโฆ..4
e. Vektor nol adalah vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ โฆโฆโฆ..4
6. Diketahui koordinat titik A(3, 4) dan B(9, 12).:
a. Vektor posisi dari titik A adalah vektor ๐๐ดโโโโ โ dan vektor posisi dari titik B adalah
๐๐ตโโ โโ โ. Vektor ๐๐ดโโโโ โ = (34) dan vektor ๐๐ตโโ โโ โ = (
912) โฆโฆโฆ..5
b. Komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ adalah ๐ด๐ตโโโโ โ = ๐๐ตโโ โโ โ โ ๐๐ดโโโโ โ = (912) โ (
34) = (
68)โฆ5
c. Panjang vektor ๐ด๐ตโโโโ โ = |๐ด๐ตโโโโ โ|= โ62 + 82 = โ100 = 10 โฆโฆโฆ..3
d. Vektor satuan yang searah vektor ๐ด๐ตโโโโ โ adalah ๐ =๐ด๐ตโโ โโ โ
|๐ด๐ตโโ โโ โ|
e. ๐ =๐ด๐ตโโ โโ โ
|๐ด๐ตโโ โโ โ|= ๐ด๐ตโโ โโ โ
10=
1
10(68)
Skor maksimum โ 100
Untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian, cocokkan jawaban dengan kunci
jawaban. Hitung jawaban benar Kalian, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian terhadap materi kegiatan pembelajaran ini.
Rumus Tingkat penguasaan=๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐
๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐ ๐๐๐๐ ๐๐๐ข๐๐ฅ 100%
Kriteria 90% โ 100% = baik sekali 80% โ 89% = baik 70% โ 79% = cukup < 70% = kurang Jika tingkat penguasaan Kalian cukup atau kurang, maka Kalian harus mengulang kembali seluruh pembelajaran.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
23
F. Penilaian Diri
No. Kemampuan Diri Ya Tidak
1. Saya sudah memahami pengertian Vektor.
2. Saya sudah dapat menentukan komponen-komponen dari vektor.
3. Saya sudah dapat menuliskan notasi-notasi vektor.
4. Saya sudah dapat menggambarkan vektor apabila diberikan komponen-komponennya.
5 Saya sudah bisa menentukan kesamaan dua vektor,
6 Saya sudah memahami vektor nol,
7 Saya sudah dapat memahami vektor posisi,
8 Saya sudah dapat memahami vektor satuan,
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
24
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2
Operasi Vektor pada Bidang (R2)
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan dapat : menentukan hasil kali suatu vektor dengan skalar menentukan hasil penjumlahan vektor-vektor menentukan selisih dua vektor
B. Uraian Materi
Menentukan hasil kali suatu vektor dengan skalar Pada kegiatan pembelajaran 1 Kalian telah mengenal besaran vektor, yaitu
besaran yang memiliki besar (panjang) dan arah. Selain itu, ada besaran lain yang hanya memiliki besar, misalnya: jarak, waktu, massa, dan sebagainya. Besaran yang hanya memiliki besar disebut besaran skalar. Adapun bilangan yang kita gunakan untuk mengukur besaran skalar disebut skalar.
Vektor dapat dioperasikan dengan skalar. Karena skalar hanya mempunyai besar maka Perkalian vektor dengan skalar hanya akan berpengaruh pada besar vektor saja, sedangkan arahnya tetap.
Hasil kali vektor ๐ dengan skalar 2 akan menghasilkan vektor dengan besar 2 kalinya sedangkan arahnya tetap. Secara umum, hasil kali vektor ๐ dengan skalar k akan menghasilkan vektor ๐. ๐ yang besarnya k kali besar ๐ dan arahnya sama dengan ๐ bila k positif, dan berlawanan arah ๐ bila k negatif.
Coba kalian perhatikan contoh berikut:
Gambar 2.1
Dari gambar terlihat bahwa vektor ๐ค1โโ โโ searah dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan panjangnya 2 kali vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ . Vektor ๐ค1โโ โโ = 2๏ฟฝโ๏ฟฝ . Begitupula dengan vektor ๐ค2โโโโ โ dan ๐ค3โโโโ โ. Sementara untuk vektor ๐ค4โโ โโ arahnya berlawanan dengan arah vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan panjangnya 2 kali vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ sehingga vektor ๐ค4โโ โโ = -2๏ฟฝโ๏ฟฝ Dalam bentuk komponen vektor bisa kalian lihat lebih jelas.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
25
Vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ sejajar dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ , ditulis ๏ฟฝโโ๏ฟฝ //๏ฟฝโ๏ฟฝ jika: ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ , dengan k scalar, ๐ โ ๐ Jika k > 0, maka ๏ฟฝโโ๏ฟฝ ๐ ๐๐๐๐โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ Jika k < 0, maka ๏ฟฝโโ๏ฟฝ ๐๐๐๐๐๐ค๐๐๐๐ ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๏ฟฝโ๏ฟฝ = (41)
๐ค1โโ โโ = 2. ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2(41) = (
82)
๐ค2โโโโ โ = 3. ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 3 (41) = (
123)
๐ค3โโโโ โ =1
2๏ฟฝโ๏ฟฝ =
1
2(41) = (
21
2
)
๐ค4โโ โโ = โ2๏ฟฝโ๏ฟฝ = โ2 (41) = (
โ8โ2)
Uraian di atas memperlihatkan bahwa vektor-vektor yang arahnya sama dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ yaitu ๐ค1โโ โโ , ๐ค2โโโโ โ dan ๐ค3โโโโ โ dapat ditulis dalam bentuk ๐ค๐โโโโ = ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ dengan k skalar yang bernilai positif. Sementara itu vektor yang arahnya berlawanan dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ seperti ๐ค4โโ โโ , dapat ditulis dalam bentuk ๐ค๐โโโโ = ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ dengan k skalar yang bernilai negatif. Vektor-vektor yang arahnya sama atau berlawanan dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ disebut vektor-vektor yang sejajar dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ . Sehingga:
Gambar 2.2
Contoh 2.1
Buktikan bahwa vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (21) sejajar dengan vektor ๐ฃ = (
63)
Alternatif penyelesaian: Dua buah vektor akan sejajar jika memiliki arah yang sama atau arah berlawanan dan besarnya bisa berbeda. Dua vektor yang sejajar dapat dinyatakan dalam bentuk Perkalian scalar dengan vektor.
๏ฟฝโ๏ฟฝ = (21)
๐ฃ = (63) = (
3.23.1) = 3. (
21) = 3๏ฟฝโ๏ฟฝ
Vektor ๐ฃ bisa dinyatakan dalam bentuk Perkalian scalar dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ , yaitu ๐ฃ = 3๏ฟฝโ๏ฟฝ atau
vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dapat dinyatakan dalam bentuk Perkalian scalar dengan vektor ๐ฃ , yaitu ๏ฟฝโ๏ฟฝ =1
3๐ฃ . Ini
berarti vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ searah dengan vektor ๐ฃ dan panjangnya 1
3๐ฃ atau vektor ๐ฃ searah dengan
vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan panjangnya 3 kali vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ . Jadi vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ sejajar dengan vektor ๐ฃ .
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
26
๐ข1โโโโ
๐ข2โโโโ
๐ข1โโโโ + ๐ข2โโโโ
Contoh 2.2 Tentukan apakah titik-titik P(1, โ2), Q(2, 1), dan R(4, 7) kolinear (segaris). Alternatif Penyelesaian: Titik P, Q dan R dikatakan kolinear (segaris) jika titik P, Q dan R terletak pada garis yang sama. Titik P, Q dan R akan terletak pada garis yang sama jika dan hanya jika vektor-vektor yang mewakili ruas garis berarah dari titik-titik P, Q dan R memiliki pangkal yang sama dan sejajar.
Vektor ๐๐โโโโ โ dan ๐๐ โโโโ โ memiliki titik pangkal yang sama.
Komponen vektor ๐๐โโโโ โ = (21) โ (
1โ2) = (
13)
Komponen vektor ๐๐ โโโโ โ = (47) โ (
1โ2) = (
39) = 3. (
13) = 3. ๐๐โโโโ โ
Karena ๐๐ โโโโ โ = 3. ๐๐โโโโ โ berarti vektor ๐๐โโโโ โ sejajar vektor ๐๐ โโโโ โ dan sama-sama berpangkal di titik P. Jadi dapat disimpulkan bahwa titik P, Q dan R merupakan titik-titik yang kolinear (segaris) seperti tampak pada gambar di bawah.
Penjumlahan Vektor
Anita dan Alya merencanakan dari Jakarta ke Bandung. Jika naik kereta api mereka akan melalui Purwakarta dahulu, kemudian ke Bandung. Tetapi jika naik pesawat, dia dapat terbang langsung dari Jakarta ke Bandung. Anita dan Alya menggambarkan rute perjalanannya dalam bentuk vektor sebagai berikut, dengan J mewakili Jakarta, P mewakili Purwakarta dan B mewakili Bandung
J
P
B
Gambar 2.4 Vektor Rute Jakarta -Bandung
Dari gambar di atas, rute Jakarta-Purwakarta diwakili oleh vektor ๐ฝ๐โโโโ = ๐ข1โโโโ dan
dilanjutkan dengan rute Purwakarta-Bandung yang diwakili oleh vektor ๐๐ตโโโโ โ = ๐ข2โโโโ . Dari gambar yang dibuat Anita dan Alya, rute perjalanan naik kereta dari Jakarta โ Purwakarta โ Bandung sama hasilnya dengan rute perjalanan naik pesawat Jakarta โ Bandung.
๐ฝ๐โโโโ + ๐๐ตโโโโ โ = ๐ฝ๐ตโโโโ
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
27
๐ข1โโโโ
๐ข2โโโโ
๐ข1โโโโ ๐ข2โโ โ
๏ฟฝโ๏ฟฝ 1 + ๐ข2โโโโ
Masalah di atas merupakan masalah penjumlahan dua vektor atau resultante dari dua vektor. Untuk menggambar jumlah dua vektor, dapat dilakukan dengan cara seperti di atas, yaitu menghimpitkan ujung vektor pertama dengan pangkal vektor kedua, hasilnya adalah vektor dengan pangkal vektor pertama dan ujung vektor kedua. Cara ini disebut aturan segitiga.
Selain itu dapat juga dilakukan dengan menghimpitkan pangkal kedua vektor ๐ข1โโโโ dan
๐ข2โโโโ . Jumlah kedua vektor adalah diagonal jajaran genjang yang sisi-sisinya adalah ๐ข1โโโโ dan ๐ข2โโโโ .
Cara ini disebut aturan jajarangenjang. Perhatikan gambar berikut.
Gambar 2.5 Aturan Jajaran Genjang
Contoh 2.3 : Sebuah perahu akan digunakan untuk menyeberangi sungai yang lebarnya 24 meter. Sungai itu mempunyai kecepatan arus 5 meter/detik. Arah perjalanan perahu tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
A
B 5 m/dt C
Gambar 2.6
๐ด๐ตโโโโ โ menyatakan arah dan jarak yang ingin ditempuh perahu,
๐ต๐ถโโโโ โ menyatakan kecepatan arus
๐ด๐ถโโโโ โ = ๐ด๐ตโโโโ โ + ๐ต๐ถโโโโ โ menyatakan arah dan jarak perjalanan perahu.
24 m
eter
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
28
Contoh 2.4:
Perhatikan gambar berikut:
Gambar 2.7
Dari gambar di atas didapat:
๐ด๐ตโโโโ โ = (23) , ๐ต๐ถโโโโ โ = (
1โ4) , ๐ถ๐ทโโโโ โ = (
32) , ๐ท๐ธโโ โโ โ = (
2โ2) , ๐ธ๐นโโโโ โ = (
14) ๐๐๐ ๐ด๐นโโโโ โ = (
93)
Kalau kita jumlahkan maka:
๐ด๐ตโโโโ โ + ๐ต๐ถโโโโ โ + ๐ถ๐ทโโโโ โ + ๐ท๐ธโโ โโ โ + ๐ธ๐นโโโโ โ = (23) + (
1โ4) + (
32) + (
2โ2) + (
14) = (
93) = ๐ด๐นโโโโ โ
Jadi: ๐ด๐ตโโโโ โ + ๐ต๐ถโโโโ โ + ๐ถ๐ทโโโโ โ + ๐ท๐ธโโ โโ โ + ๐ธ๐นโโโโ โ = ๐ด๐นโโโโ โ
Contoh 2.8
Diketahui vektor ๐ = (45) dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
โ3โ2), tentukan vektor ๐ = 3๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ
Alternatif penyelesaian:
๐ = 3๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ = 3 (45) + 2(
โ3โ2) = (
1215) + (
โ6โ4) = (
611)
Jadi: ๐ = 3๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ = (611)
Kesimpulannya
Untuk setiap vektor
berlaku
๐ด๐ตโโโโ โ + ๐ต๐ถโโโโ โ + ๐ถ๐ทโโโโ โ + โฏ๐๐โโโโ โ = ๐ด๐โโ โโ โ
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
29
Sifat-sifat Penjumlahan Vektor 1) Komutatif
Perhatikan gambar berikut: Gambar 2.9 Penjumlahan vektor secara komutatif. PQRS merupakan jajaran genjang.
Misalkan: ๐๐โโโโ โ = ๐ โ ๐๐ โโโโ โ = ๐
๐๐โโ โโ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐๐ โโ โโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐๐ โโโโ โ = ๐๐โโโโ โ + ๐๐ โโ โโ โ = ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐๐ โโโโ โ = ๐๐โโ โโ + ๐๐ โโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐
๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ (komutatif) Jadi penjumlahan pada vektor berlaku sifat komutatif.
2) Sifat Asosiatif Perhatikan gambar berikut:
Gambar 2.`10 Penjumlahan Vektor secara Asosiatif
SPQR adalah suatu limas segitiga
๐๐โโโโ โ = ๐ , ๐๐ โโ โโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ , dan ๐ ๐โโโโ โ = ๐
(๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) + ๐ = (๐๐โโโโ โ + ๐๐ โโ โโ โ) + ๐ ๐โโโโ โ = ๐๐ โโโโ โ + ๐ ๐โโโโ โ = ๐๐โโ โโ
๐ + (๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ ) = ๐๐โโโโ โ + (๐๐ โโ โโ โ + ๐ ๐โโโโ โ) = ๐๐โโโโ โ + ๐๐โโโโ โ = ๐๐โโ โโ
Jadi: (๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) + ๐ = ๐ + (๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ )
Berarti penjumlahan pada vektor bersifat Asosiatif.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
30
3) Mempunyai elemen identitas, yaitu vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ (vektor nol) sebab untuk semua vektor ๐ berlaku ๐ + ๐ = ๐ + ๐ = ๐
4) Invers dari suatu vektor
Lawan atau invers jumlah atau negatif dari suatu vektor ๐ adalah suatu vektor yang apabila dijumlahkan dengan vektor ๐ menghasilkan vektor nol. Lawan dari vektor ๐ ditulis โ๐ dengan -๐ . Apabila digambarkan dengan ruas garis berarah, sebuah vektor lawan dari vektor ๐ adalah vektor yang panjangnya sama dengan vektor ๐ , tetapi arahnya berlawanan dengan vektor ๐ . Jadi, setiap vektor ๐ mempunyai invers jumlah (lawan).
Sebab: ๐ + (-๐ ) = (-๐ ) + ๐ = ๐
Gambar 2.11 Invers dari suatu Vektor
Selisih Dua Vektor
Selisih atau pengurangan adalah lawan dari penjumlahan. Kalian bisa menghitung selisih dua vektor dengan cara menjumlahkan vektor pertama dengan lawan (negatif) vektor kedua. Dengan demikian :
๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ + (โ๏ฟฝโ๏ฟฝ )
Perhatikan gambar berikut:
Gambar 2.12 Selisih Dua Vektor
Contoh 2.5
Diketahui koordinat titik A(1, 1), B(3, 5) dan C(-1, 6). Tentukan vektor ๐ด๐ตโโโโ โ โ ๐ต๐ถโโโโ โ! Alternatif penyelesaian:
Komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ = (3 โ 15 โ 1
) = (24)
Komponen vektor ๐ต๐ถโโโโ โ = (โ1 โ 16 โ 1
) = (โ25)
vektor ๐ด๐ตโโโโ โ โ ๐ต๐ถโโโโ โ = ๐ด๐ตโโโโ โ + (โ๐ต๐ถ)โโ โโ โโ โ = (24) + (โ(
โ25)) = (
2 + 24 โ 5
) = (4โ1)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
31
Silahkan kalian perhatikan gambar berikut:
Gambar 2.13 Selisih Dua Vektor pada Kordina Kartesius
Setelah Kalian mempelajari konsep aturan rantai dalam menyelesaikan masalah Vektor, silahkan kembangkan pemahaman Kalian dengan mengerjakan latihan dan evaluasi. Jika hasilnya belum memuaskan silahkan Kalian ulang kembali pembelajarannya dari awal.
Vektor Basis di R2 Setelah kalian mempelajari Perkalian scalar dengan vektor, penjumlahan dan selisih dua vektor, pembahasan kita kembangkan untuk memahami vektor basis. Coba kalian perhatikan gambar berikut:
Gambar 2.14 Vektor Basis
Titik P(x1, y1) merupakan titik ujung vektor posisi yang pangkalnya pusat koordinat, yaitu
vektor ๐๐โโโโ โ = ๐ . Dari gambar tampak bahwa: ๐๐โโโโ โ = ๐๐โโโโโโ + ๐๐โโโโ โ = ๐๐ โโ โโ โ + ๐ ๐โโโโ โ dengan
๐๐โโโโโโ = ๐ ๐โโโโ โ = ๐ฅ1๐ dan ๐๐ โโ โโ โ = ๐๐ โโ โโ โ = ๐ฆ1๐
Sehingga dapat dituliskan: ๐๐โโโโ โ = ๐ = ๐ฅ1๐ + ๐ฆ1๐ Bentuk vektor ini disebut vektor basis dalam ๐ dan ๐
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
32
Jadi setiap vektor di R2 dapat disajikan dalam bentuk vektor basis
Contoh 2.6 Diketahui segitiga OAB dengan titik sudut: O(0, 0), A(3, 1) dan B(6, 5).
๐ merupakan vektor posisi dari titik A dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ vektor posisi dari titik B.
Nyatakan vektor ๐ , ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ด๐ตโโโโ โ dalam bentuk vektor basis. Alternatif penyelesaian: ๐ = ๐ฅ1๐ + ๐ฆ1๐ = 3๐ + 1. ๐
๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ฅ1๐ + ๐ฆ1๐ = 6๐ + 5๐
๐ด๐ตโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ = (6๐ + 5๐ ) โ (3๐ + 1. ๐ ) = 3๐ + 4๐
C. Rangkuman
Hasil kali vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dengan skalar n akan menghasilkan vektor yang besarnya n kali besar ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan arah sama dengan ๏ฟฝโโโ๏ฟฝ . Untuk menggambar jumlah dua vektor, dapat dilakukan dengan cara 1) aturan segitiga, yaitu menghimpitkan ujung vektor pertama dengan pangkal vektor
kedua, hasilnya adalah vektor dengan pangkal vektor pertama dan ujung vektor kedua.
2) aturan jajargenjang, yaitu dengan menghimpitkan pangkal kedua vektor ๐ข1โโโโ dan ๐ข2โโโโ . Jumlah atau resultan kedua vektor adalah diagonal jajargenjang yang sisi-sisinya adalah ๐ข1โโโโ dan ๐ข2โโโโ
Selisih dua vektor berarti menjumlahkan vektor pertama dengan lawan (negatif) vektor
kedua. Dengan demikian ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ โโโ + (-๏ฟฝโ๏ฟฝ ).
Setiap vektor di R2 dapat disajikan dalam bentuk vektor basis ๐ = ๐ฅ1๐ + ๐ฆ1๐
D. Latihan Soal Pembelajaran 2 Kerjakan dengan hati-hati dan teliti.
1. ABCD adalah jajar genjang dengan ๐ด๐ตโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ , ๐ด๐ทโโ โโ โ = ๐ฃ , titik E dan F masing-masing titik
tengah ๐ท๐ถโโโโ โ dan ๐ต๐ถโโโโ โ . Nyatakan vektor-vektor berikut dalam ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ฃ
a. ๐ด๐ธโโโโ โ
b. ๐ธ๐นโโโโ โ
c. ๐ด๐นโโโโ โ 2. Diketahui A(1, 1), B(4, 2), dan C(10, 4) tunjukkan titik A, B, dan C segaris (kolinear) dan
carilah AB : BC 3. Diketahui titik-titik A(-2, 5) dan B(2, -1). Jika ๐ merupakan vektor posisi dari titik A
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ merupakan vektor posisi dari titik B, tentukan:
a. 2๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ
b. |๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ |
4. Diketahui ๐ = 3๐ โ ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2๐ + 13๐ dan ๐ = -2๐ - 8๐ . Tentukanlah :
a. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan |๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ |
b. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ dan |๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ |
๐ = ๐ฅ1๐ + ๐ฆ1๐
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
33
5. Diketahui titik O titik pangkal, dan titik-titik A, B dan C dengan vektor posisi ๐๐ดโโโโ โ = 9๐ -
10๐ , ๐๐ตโโ โโ โ= 4๐ + 2๐ dan ๐๐ถโโโโ โ = m๐ - 2๐ .
a. Tentukan vektor satuan yang searah ๐ด๐ตโโโโ โ b. Tentukan nilai m agar A, B dan C segaris
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
34
E. Pembahasan Latihan Soal Pembelajaran 2. 1. Perhatikan gambar berikut:
Gambar 2.15
๐ท๐ธโโ โโ โ =1
2๐ท๐ถโโโโ โ =
1
2๏ฟฝโ๏ฟฝ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
๐ต๐นโโโโ โ =1
2๐ต๐ถโโโโ โ =
1
2๐ฃ
a. ๐ด๐ธโโโโ โ = ๐ด๐ทโโ โโ โ + ๐ท๐ธโโ โโ โ=๐ฃ +1
2๏ฟฝโ๏ฟฝ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
b. ๐ธ๐นโโโโ โ = ๐ธ๐ถโโโโ โ + ๐ถ๐นโโโโ โ =1
2๏ฟฝโ๏ฟฝ +
1
2๐ฃ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
c. ๐ด๐นโโโโ โ = ๐ด๐ตโโโโ โ + ๐ต๐นโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ +1
2๐ฃ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
2. A(1, 1), B(4, 2), dan C(10, 4)
๐ด๐ตโโโโ โ = (4 โ 12 โ 1
) = (31) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
๐ต๐ถโโโโ โ = (10 โ 44 โ 2
) = (62) = (
2.32.1) = 2. (
31) = 2. ๐ด๐ตโโโโ โโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
๐ด๐ถโโโโ โ = (10 โ 14 โ 1
) = (93) = (
3.33.1) = 3. (
31) = 3๐ด๐ตโโโโ โ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
Karena ๐ด๐ตโโโโ โ searah dengan๐ด๐ถโโโโ โ dan panjang ๐ด๐ถโโโโ โ = 3. ๐ด๐ตโโโโ โ, maka titik A, B dan C segaris.
๐ต๐ถโโโโ โ = 2. ๐ด๐ตโโโโ โ โ ๐ต๐ถโโโโ โ: ๐ด๐ตโโโโ โ = 2: 1 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 5
3. Diketahui A(-2, 5) dan B(2, -1)
๐ = (โ25) dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
2โ1)
Dicari:
a. 2๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2. (โ25) โ (
2โ1) = (
โ410) โ (
2โ1) = (
โ611) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 10
b. ๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ = (โ25) + 2 (
2โ1) = (
โ25) + (
4โ2) = (
โ23) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 10
|๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ | = โ(โ2)2 + 32 = โ4 + 9 = โ13
4. Diketahui ๐ = 3๐ โ ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2๐ + 13๐ dan ๐ = -2๐ - 8๐ .
Dalam bentuk vektor kkolom: ๐ = (3โ1) , ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
213) , ๐ = (
โ2โ8)
Dicari:
a. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (3๐ โ ๐ ) + (2๐ + 13๐ ) = 5๐ + 12๐
Dinyatakan dalam vektor kolom : ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (512)
|๐โโ โ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ | = โ52 + 122 = โ25 + 144 = โ169 = 13 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 10
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
35
b. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ = (3โ1) + (
213) + (
โ2โ8) = (
34) = 3๐ + 4๐
|๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ | = โ32 + 42 = โ9 + 16 = โ25 = 5 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 10
5. Diketahui: vektor posisi ๐๐ดโโโโ โ = 9๐ - 10๐ , ๐๐ตโโ โโ โ= 4๐ + 2๐ dan ๐๐ถโโโโ โ = m๐ - 2๐ .
Dalam bentuk vektor kolom ๐๐ดโโโโ โ = (9โ10
), ๐๐ตโโ โโ โ= (42) dan ๐๐ถโโโโ โ = (
๐โ2)
Dicari:
a. Vektor satuan searah ๐ด๐ตโโโโ โ
๐ด๐ตโโโโ โ = ๐๐ตโโ โโ โ โ ๐๐ดโโโโ โ = (42) โ (
9โ10
) = (โ512) = โ5๐ + 12๐ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ 3
Vektor satuan searah ๐ด๐ตโโโโ โ = ๐ =๐ด๐ตโโ โโ โ
|๐ด๐ตโโ โโ โ|
|๐ด๐ตโโโโ โ| = โ(โ5)2 + 122 = โ25 + 144 = โ169 = 13 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..โฆ 3
๐ =๐ด๐ตโโ โโ โ
|๐ด๐ตโโ โโ โ|=
โ5๐ +12๐
13=
1
13(โ5๐ + 12๐ ) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.โฆโฆ 4
b. ๐ด๐ตโโโโ โ = (โ512)
๐ต๐ถโโโโ โ = (๐โ2) โ (
42) = (
๐ โ 4โ4
)
๐ด๐ถโโโโ โ = (๐โ2) โ (
โ512) = (
๐ + 5โ14
) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..โฆ 3
A, B dan C segaris
๐ด๐ตโโโโ โ = ๐. ๐ต๐ถโโโโ โ
(โ512) = ๐. (
๐ โ 4โ4
)
โ3(5
3
โ4) = ๐. (
๐ โ 4โ4
) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..โฆ 3
Dari persamaan diaas didapat n = -3.
5
3= ๐ โ 4 โ ๐ = 4 +
5
3=17
3
Titik A, B dan C akan segaris jika nilai m = 17
3 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..โฆ 4
Skor maksimal 100.
Untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian, cocokkan jawaban dengan kunci jawaban. Hitung jawaban benar Kalian, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian terhadap materi kegiatan pembelajaran ini.
Rumus Tingkat penguasaan=๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐
๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐ ๐๐๐๐ ๐๐๐ข๐๐ฅ 100%
Kriteria 90% โ 100% = baik sekali 80% โ 89% = baik 70% โ 79% = cukup < 70% = kurang Jika tingkat penguasaan Kalian cukup atau kurang, maka Kalian harus mengulang kembali seluruh pembelajaran.
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
36
F. Penilaian Diri
No. Kemampuan Diri Ya Tidak
1. Saya sudah memahami Perkalian scalar dengan vektor.
2. Saya sudah dapat menentukan penjumlahan dua vektor.
3. Saya sudah dapat menentukan selisih vektor.
4. Saya sudah dapat memahami sifat operasi vektor
5 Saya sudah bisa menentukan vektor basis pada R2
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
37
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3
Ruang Lingkup Vektor Pada Bangun Ruang
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan: Menghitung modulus vektor bila diberikan suatu vektor pada bangun ruang. Menentukan vektor posisi suatu vektor pada bangun ruang. Menyatakan bahwa dua vektor pada bangun ruang sama. Menentukan negatif dari suatu vektor pada bangun ruang. Menyatakan pengertian vektor nol pada bangun ruang. Menentukan vektor satuan pada bangun ruang.
B. Uraian Materi
Setelah pada pembelajaran 1 dan 2 Kalian mempelajari vektor pada bidang (R2), pada pembelajaran 3 kita kembangkankan pembahasan kita mengenai vektor pada bangun ruang.
Vektor pada bangun ruang (dimensi tiga) adalah vektor yang memiliki 3 buah sumbu yaitu X, Y dan Z yang saling tegak lurus dan perpotongan ketiga sumbu sebagai pangkal perhitungan Vektor ๐ pada bangun ruang dapat dituliskan dalam bentuk : 1. Koordinat kartesius p = (x, y, z)
P(x, y, z) Gambar 3.1 Vektor pada Bangun Ruang
2. Vektor kolom ๐ = (๐ฅ๐ฆ๐ง) atau vektor baris ๐ = (๐ฅ, ๐ฆ, ๐ง)
3. Kombinasi linear vektor satuan (vektor basis) ๐ = ๐ฅ. ๐ + ๐ฆ. ๐ + ๐ง. ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Dengan ๐ = (100) , ๐ = (
010) ๐๐๐ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
001)
๐ = vektor satuan dalam arah OX (searah sumbu X)
๐ = vektor satuan dalam arah OY (searah sumbu Y)
๏ฟฝโ๏ฟฝ = vektor satuan dalam arah OZ (searah sumbu Z)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
38
Contoh 3.1 Pada gambar balok disamping, nyatakanlah vektor-vektor berikut ini dalam bentuk persamaan vektor dan vektor kolom.
a. ๐ธ๐บโโโโ โ
b. ๐ท๐ตโโโโโโ Alternatif penyelesaian:
a. ๐ธ๐บโโโโ โ = ๐ธ๐ทโโ โโ โ + ๐ท๐บโโ โโ โ
|๐ธ๐ทโโ โโ โ| = |๐๐ดโโโโ โ|=|๐ถ๐ตโโโโ โ| = |๐น๐บโโโโ โ| = 3 Gambar 3.2
๐ธ๐ทโโ โโ โ = โ๐๐ดโโโโ โ = โ3๐ , dengan ๐ vektor satuan searah sumbu X
๐ท๐บโโ โโ โ = ๐๐ถโโโโ โ = 4๐ , dengan ๐ vektor satuan searah sumbu Y
๐ธ๐บโโโโ โ = ๐ธ๐ทโโ โโ โ + ๐ท๐บโโ โโ โ = โ3๐ + 4๐
Jadi persamaan vektor ๐ธ๐บโโโโ โ = โ3๐ + 4๐ Vektor kolom:
๐ธ๐บโโโโ โ = (โ340)
b. ๐ท๐ตโโโโโโ = ๐ท๐ธโโ โโ โ + ๐ธ๐นโโโโ โ + ๐น๐ตโโโโ โ
๐ท๐ธโโ โโ โ = ๐๐ดโโโโ โ = 3๐
๐ธ๐นโโโโ โ = ๐๐ถโโโโ โ = 4๐
๐น๐ตโโโโ โ = โ๐๐ทโโโโโโ = โ2๏ฟฝโ๏ฟฝ , dengan ๏ฟฝโ๏ฟฝ vektor satuan searah sumbu Z
๐ท๐ตโโโโโโ = ๐ท๐ธโโ โโ โ + ๐ธ๐นโโโโ โ + ๐น๐ตโโโโ โ = 3๐ + 4๐ + (โ2๏ฟฝโ๏ฟฝ ) = 3๐ + 4๐ โ 2๏ฟฝโ๏ฟฝ
Jadi persamaan vektor ๐ท๐ตโโโโโโ = 3๐ + 4๐ โ 2๏ฟฝโ๏ฟฝ โโ โโ โโ โโ โโ โโ
Vektor kolom:
๐ท๐ตโโโโโโ = (34โ2)
Panjang Vektor (Modulus Vektor) Mari kita perhatikan gambar berikut:
Gambar 3.3 Panjang (Modulus) Vektor
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
39
Komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ searah sumbu X sebesar xB โ xA,
komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ yang searah sumbu Y sebesar yB โ yA, dan
komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ yang searah sumbu Z sebesar zB โ zA. Besar vektor
๐ด๐ตโโโโ โ adalah panjang ๐ด๐ตโโโโ โ dan disebut modulus vektor ๐ด๐ตโโโโ โ. Perhatikan
vektor ๐ด๐ตโโโโ โ merupakan diagonal ruang maka panjang ๐ด๐ตโโโโ โ adalah:
|๐ด๐ตโโโโ โ| = โ(๐ฅ๐ต โ ๐ฅ๐ด)2 + (๐ฆ๐ต โ ๐ฆ๐ด)
2 + (๐ง๐ต โ ๐ง๐ด)2
Contoh 3.2
Diketahui balok OABC.DEFG dimana O adalah pusat koordinat Cartesius. Jika panjang sisi OA = 4 cm, OC = 7 cm dan OD = 5 cm. Tentukanlah :
a. Persamaan vektor ๐ธ๐ถโโโโ โ
b. Panjang vektor ๐ธ๐ถโโโโ โ
Alternatif penyelesaian: Perhatikan gambar berikut:
Gambar 3.4 Vektor pada bangun ruang balok.
a. Persamaan vektor ๐ธ๐ถโโโโ โ=vektor basis dari vektor ๐ธ๐ถโโโโ โ
๐ธ๐ถโโโโ โ = ๐ธ๐ดโโโโ โ + ๐ด๐ตโโโโ โ + ๐ต๐ถโโโโ โ = ๐ธ๐ทโโ โโ โ + ๐ท๐บโโ โโ โ + ๐บ๐ถโโโโ โ
|๐ธ๐ดโโโโ โ| = |๐๐ทโโโโโโ | = 5 ๐๐, |๐ด๐ตโโโโ โ| = |๐๐ถโโโโ โ| = 7 ๐๐, |๐ต๐ถ|โโ โโ โโ โโ = |๐๐ดโโโโ โ| = 4๐๐
๐ธ๐ดโโโโ โ = ๐บ๐ถโโโโ โ = 5(โ๏ฟฝโ๏ฟฝ ), dengan ๏ฟฝโ๏ฟฝ vektor satuan searah sumbu Z.
๐ด๐ตโโโโ โ = ๐ท๐บโโ โโ โ = 7๐ , dengan ๐ vektor satuan searah sumbu Y
๐ต๐ถโโโโ โ = ๐ธ๐ทโโ โโ โ = 4(โ๐ ), dengan ๐ vektor searah sumbu X
๐ธ๐ถโโโโ โ = ๐ธ๐ดโโโโ โ + ๐ด๐ตโโโโ โ + ๐ต๐ถโโโโ โ = โ5๏ฟฝโ๏ฟฝ + 7๐ โ 4๐ = โ4๐ + 7๐ โ 5๏ฟฝโ๏ฟฝ
b. Panjang vektor ๐ธ๐ถโโโโ โ
|๐ธ๐ถโโโโ โ|2= |๐ธ๐บโโโโ โ|
2+ |๐บ๐ถโโโโ โ|
2= |๐ธ๐ทโโ โโ โ|2 + |๐ท๐บโโโโโโ โ|2 + |๐บ๐ถโโโโ โ|2
=(โ4)2 + 72 + (โ5)2 = 16 + 49 + 25 = 90
|๐ธ๐ถโโโโ โ|=โ90=3โ10
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
40
P(๐ฅ1, ๐ฆ1, ๐ง1)
Vektor Posisi
Vektor pada bangun ruang dapat digambarkan pada ruang koordinat Cartesius. Setiap
titik P pada ruang dapat dinyatakan sebagai vektor ๐๐โโโโ โ , yaitu vektor yang berpangkal di titik
O(0,0,0) dan berujung di titik P. Vektor ๐๐โโโโ โ disebut vektor posisi dari titik P pada ruang koordinat Cartesius. Koordinat titik P merupakan komponen-komponen dari vektor posisi
๐๐โโโโ โ tersebut. Perhatikan gambar berikut:
Gambar 3.5
Pada gambar di atas vektor posisi ๐๐โโโโ โ mempunyai komponen searah sumbu X sebesar ๐ฅ1, komponen searah sumbu Y sebesar ๐ฆ1 dan komponen searah sumbu Z sebesar ๐ง1.
Vektor posisi ๐๐โโโโ โ = ๐ = (
๐ฅ1๐ฆ1๐ง1) dan dalam bentuk vektor basis: ๐๐โโโโ โ = ๐ = ๐ฅ1๐ + ๐ฆ1๐ + ๐ง1๏ฟฝโ๏ฟฝ .
Contoh 3.3 Diketahui segitiga ABC dengan titik-titik sudut A(0, 3, 5), B(2, 4, 6), dan C(4, 3, 1). Tentukan: a. Vektor posisi titik A, B dan C. b. Vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ yang mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal A ke titik B c. Vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ yang mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal B ke titik C d. Vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ yang mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal A ke titik C e. Keliling segitiga ABC
Alternatif Penyelsaian:
a. Vektor ๐๐ดโโโโ โ = ๐ mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal O ke titik A.
Vektor ๐๐ตโโ โโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal O ke titik B.
Vektor ๐๐ถโโโโ โ = ๐ mewakili ruas garis berarah dari titik pangkal O ke titik C.
๐๐ดโโโโ โ = ๐ = (035), ๐๐ตโโ โโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
246) dan ๐๐ถโโโโ โ = ๐ = (
431)
b. ๐ = ๐ด๐ตโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ = (246) โ (
035) = (
211)
c. ๐ = ๐ต๐ถโโโโ โ = ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (431) โ (
246) = (
2โ1โ5)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
41
๐ ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ ๐
d. ๐ = ๐ด๐ถโโโโ โ = ๐ โ ๐ = (431) โ (
035) = (
40โ4)
e. Keliling segitiga ABC = |๐ด๐ตโโโโ โ| + |๐ต๐ถโโโโ โ| + |๐ด๐ถโโโโ โ|
|๐ด๐ตโโโโ โ| = โ22 + 12 + 12 = โ6
|๐ต๐ถโโโโ โ| = โ22 + (โ1)2 + (โ5)2 = โ30
|๐ด๐ถโโโโ โ| = โ42 + 02 + (โ4)2 = โ32
Jadi keliling segitiga ABC = |๐ด๐ตโโโโ โ| + |๐ต๐ถโโโโ โ| + |๐ด๐ถโโโโ โ| = โ6 + โ30 + โ32
Kesamaan Vektor Dua vektor dalam ruang dikatakan sama jika mempunyai besar dan arah
yang sama. Perhatikan gambar berikut:
Gambar 3.6 Kesamaan Vektor
Vektor ๐ , ๏ฟฝโ๏ฟฝ , ๐ , dan ๐ pada gambar di atas tampak sejajar dan memiliki panjang yang
sama. Vektor ๐ , ๏ฟฝโ๏ฟฝ , ๐ , dan ๐ adalah vektor yang sama karena mempunyai besar dan arah yang sama. Misal:
๐ =
3
2
1
a
a
a
atau ๐ = a1๐ + a2๐ + a3๏ฟฝโ๏ฟฝ , dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
b
b
b
atau ๏ฟฝโ๏ฟฝ = b1๐ + b2 ๐ + b3๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ jika dan hanya jika a1 = b1, a2 = b2, a3 = b3 .
Vektor Negatif Vektor di ruang yang besarnya sama dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ tetapi arahnya
berlawanan disebut vektor negatif dari ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ditulis sebagai โ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
42
Perhatikan gambar berikut:
Gambar 3.7 Vektor Negatif
Vektor ๐๐โโโโ โdengan vektor ๐๐ โโโโ โ memiliki panjang yang sama dan arah saling
berlawanan. Vektor ๐๐ โโโโ โ merupakan lawan (negative) dari vektor ๐๐โโโโ โ
Contoh 3.4
Diketahui vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (345), tentukan negative dari vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ .
Alternatif jawaban:
negative dari vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah โ๏ฟฝโ๏ฟฝ , maka โ๏ฟฝโ๏ฟฝ = โ(345) = (
โ3โ4โ5)
Vektor NolYang dimaksud dengan vektor nol adalah vektor yang besarnya nol atau tidak
mempunyai panjang (berupa titik). Vektor nol tidak mempunyai arah tertentu. Vektor
nol dilambangkan dengan 0โ = (000). Pada koordinat ruang Cartesius, vektor nol adalah
titik O(0,0,0).
Vektor Satuan Vektor yang mempunyai panjang 1 satuan disebut vektor satuan. Vektor satuan dari vektor ๐ didefinisikan vektor ๐ dibagi dengan besar vektor ๐ sendiri, yang dirumuskan
dengan : ๐ =๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |
Contoh 3.5
Tentukan vektor satuan dari vektor ๐ =
542
Penyelesaian :
๐ = 525)5(42 222 Jadi vektor satuan vektor ๐ : ๐ =
(
2
54
5
โ5
5 )
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
43
C. Rangkuman
Modulus (panjang) vektor pada bangun ruang adalah besar dari vektor yang
merupakan panjang segmen garis berarah yang menyatakan vektor tersebut.
Modulus vektor ๐ = (
๐1๐2๐3) dinyatakan dengan |๐ | = โ๐1
2 + ๐22 + ๐3
2
Vektor posisi adalah vektor yang menyatakan kedudukan setiap titik di ruang
koordinat Cartesius. Vektor posisi berpangkal di titik O(0,0,0) dan berujung di titik
pada ruang koordinat.
Dua vektor dikatakan sama jika mempunyai besar dan arah yang sama. Vektor
yang besarnya sama dengan ๏ฟฝโ๏ฟฝ tetapi arahnya berlawanan dengan ๏ฟฝโ๏ฟฝ dikatakan
vektor negative ๏ฟฝโ๏ฟฝ .
Vektor nol adalah vektor yang besarnya nol dan tidak mempunyai arah.
Vektor satuan adalah vektor yang besarnya 1. Vektor satuan yang searah
dengan suatu vektor ๐ฃ ditentukan dengan rumus: ๐ =๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |
D. Latihan Soal Pembelajaran 3
1. Tentukan modulus dari vektor-vektor berikut :
a. ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
354
b. ๐ด๐ตโโโโ โ dengan titik A (-2 , 3 , -1) dan titik B (2 , 1 , -4)
2. Diketahui titik P (2 , 5 , -4) dan Q (1 , 0 , -3). Tentukan :
a. Koordinat titik B jika ๐ด๐ตโโโโ โ sama dengan vektor ๐๐โโโโ โ dan titik A (2 , -2 , 4)
b. Koordinat titik S jika ๐ ๐โโโโ โ merupakan negatif vektor ๐๐โโโโ โ jika titik R (-1 , 3 , 2)
3. Tentukan vektor satuan dari vektor-vektor berikut :
a. ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (00โ1)
b. ๐ฃ โโโ = (โ11โ1)
c. ๐ถ๐ทโโโโ โ dengan C (3 , -2 , 1) dan D (2 , -2 , 1)
d. ๐น๐บโโโโ โ dengan F (2 , 1 , 2) dan G (2 , 0 , 3)
4. Tentukan besar vektor berikut beserta vektor satuannya !
a. ๐ฃ =
142
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
44
b. ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = โ๐ + 5๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ
c. ๐๐โโโโ โ=
503
5. Gambarlah vektor dengan titik P (2 , -3 , 1) dan Q (1 , 3 , -2)
a. Hitung modulus vektor ๐๐โโโโ โ
b. Buat vektor negatif dari ๐๐โโโโ โ, kemudian hitung modulusnya/besarnya !
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
45
E. Pembahasan Latihan Soal Pembelajaran 3
1. a. Modulus vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (4โ5โ3)
|๏ฟฝโ๏ฟฝ | = โ42 + (โ5)2 + (โ3)2 = โ16 + 25 + 9 = โ50 = 5โ2โฆโฆโฆ..8
b. Diketahui titik A (-2 , 3 , -1) dan titik B (2 , 1 , -4)
Vektor posisi ๐ = (โ23โ1) dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
21โ4) ..................................................4
๐ด๐ตโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ = (21โ4) โ (
โ23โ1) = (
4โ2โ3) .............................................................4
Modulus vektor ๐ด๐ตโโโโ โ = โ42 + (โ2)2 + (โ3)2 = โ29 .......................................4
2. Diketahui titik P (2 , 5 , -4) dan Q (1 , 0 , -3) titik pangkal dan titik ujung dari
vektor ๐๐โโโโ โ dan A(2, 2, -4) pangkal dari vektor ๐ด๐ตโโโโ โ
๐ = (25โ4) , ๐ = (
10โ3) , ๐ = (
22โ4) . Misalkan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
๐1๐2๐3
)โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..2
a. ๐๐โโโโ โ = (10โ3) โ (
25โ4) = (
โ1โ51) ....................................................................2
๐ด๐ตโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ = (
๐1๐2๐3
) โ (22โ4) = (
๐1 โ 2๐2 โ 2
๐3 โ (โ4)) = (
๐1 โ 2๐2 โ 2๐3 + 4
)โฆโฆโฆโฆ 2
๐ด๐ตโโโโ โ = ๐๐โโโโ โ
(
๐1 โ 2๐2 โ 2๐3 + 4)
)=(โ1โ51) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..2
๐1 โ 2 = โ1 โ ๐1 = 1
๐2 โ 2 = โ5 โ ๐2 = โ3
๐3 + 4 = 1 โ ๐3 = โ3 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ2
Jadi koordinat titik B agar vektor ๐ด๐ตโโโโ โ = ๐๐โโโโ โ adalah B(1, -3, -3)โฆโฆโฆ2
b. Vektor ๐ ๐โโโโ โ merupakan negatif vektor ๐๐โโโโ โ dan titik R (-1 , 3 , 2)
๐ ๐โโโโ โ = โ๐๐โโโโ โ
Misalkan ๐ = (
๐ 1๐ 2๐ 3) โ ๐ ๐โโโโ โ = (
๐ 1๐ 2๐ 3) โ (
โ132) = (
๐ 1 โ (โ1)๐ 2โ3๐ 3โ2
)...................2
(๐ 1 โ (โ1)๐ 2โ3๐ 3 โ 2
) = โ(โ1โ51) โ (
๐ 1 โ (โ1)๐ 2โ3๐ 3 โ 2
) = (15โ1)โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ2
๐ 1 โ (โ1) = 1 โ ๐ 1 = 0
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
46
๐ 2โ3 = 5 โ ๐ 2 = 8 ๐ 3โ2 = โ1 โ ๐ 3=1 ...............................................................................................2
Jadi koordinat titik S agar ๐ ๐โโโโ โ = โ๐๐โโโโ โ adalah S(0, 8, 1)............................2
3. a. Vektor satuan searah vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
1
0
0
Panjang vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๏ฟฝโ๏ฟฝ | = โ02 + 02 + (โ1)2 = โ1 = 1
Vektor satuan searah vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ =๏ฟฝโโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโโ๏ฟฝ |=
1
0
0
1=
1
0
0
โฆโฆโฆโฆโฆโฆ.5
b. Vektor satuan searah vektor ๐ฃ โโโ = (โ11โ1)
Panjang vektor ๐ฃ = |๐ฃ | = โ(โ1)2 + 12 + (โ1)2 = โ3
Vektor satuan searah vektor ๐ฃ = ๐ =๐ฃ
|๏ฟฝโโ๏ฟฝ |=
(โ11โ1)
โ3=
1
โ3(โ11โ1) =
1
3(โโ3
โ3
โโ3
)
โฆโฆโฆโฆโฆโฆ.5
c. ๐ถ๐ทโโโโ โ dengan C (3 , -2 , 1) dan D (2 , -2 , 1)
๐ถ๐ทโโโโ โ = ๐ โ ๐ = (2โ21) โ (
3โ21) = (
โ100)
Panjag ๐ถ๐ทโโโโ โ = |๐ถ๐ทโโโโ โ| = โ(โ1)2 + 02 + 02 = โ1 = 1
Vektor satuan searah vektor ๐ถ๐ทโโโโ โ =๐ถ๐ทโโโโ โ
|๐ถ๐ทโโ โโ โ|=
(โ100)
1=(โ100)โฆโฆโฆโฆโฆโฆ.5
Pembilang dan penyebut dikalikan
โ3
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
47
Pembilang dan penyebut dikalikan
โ2
d. ๐น๐บโโโโ โ dengan F (2 , 1 , 2) dan G (2 , 0 , 3)
๐น๐บโโโโ โ = ๐ โ ๐ = (203) โ (
212) = (
0โ11)
|๐น๐บโโโโ โ | = โ02 + (โ1)2 + 12 = โ0 + 1 + 1 = โ2
Vektor satuan searah vektor ๐น๐บโโโโ โ =๐น๐บโโโโ โ
|๐น๐บโโโโ โ |=
(0โ11)
โ2=
1
โ2(0โ11) =
1
2(
0
โโ2
โ2
)...5
4. ๐. ๐ฃ =
142
Panjang vektor ๐ฃ = |๐ฃ | = โ22 + 42 + 12 = โ4 + 16 + 1 = โ21 โฆโฆโฆโฆ4
Vektor satuan searah vektor ๐ฃ = ๐ =๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
(241)
โ21=
1
โ21(241) =
1
21(2โ21
4โ21
โ21
)โฆ4
๐. ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = โ๐ + 5๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (โ151)
Panjang ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = |๏ฟฝโโ๏ฟฝ | = โ(โ1)2 + 52 + 12 = โ1 + 25 + 1 = โ27 = 3โ3โฆโฆโฆ4
Vektor satuan searah vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = ๐ =๏ฟฝโโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโโ๏ฟฝ |=โ๐ +5๐ +๏ฟฝโ๏ฟฝ
3โ3=1
9โ3(โ๐ + 5๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ )โฆ4
๐. ๐๐โโโโ โ = (โ305)
Panjang ๐๐โโโโ โ = |๐๐โโโโ โ| = โ(โ3)2 + 02 + 52 = โ9 + 0 + 25 = โ44 = 2โ11โฆ.4
Vektor satuan searah vektor ๐๐โโโโ โ = ๐ =๐๐โโ โโ โ
|๐๐โโ โโ โ|=
(โ305)
2โ11=
1
22โ11(
โ305)โฆโฆโฆโฆโฆ4
5. Gambar vektor ๐๐โโโโ โ
โฆโฆโฆโฆโฆ..4
a. ๐๐โโโโ โ = ๐ โ ๐ = (13โ2) โ (
2โ31)(โ16โ3)โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ2
|๐๐โโโโ โ| = โ(โ1)2 + 62 +) โ 3)2 = โ1 + 36 + 9 = โ46โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..2
b. Vektor negatif dari ๐๐โโโโ โ = โ๐๐โโโโ โ = โ(โ16โ3)(
1โ63)โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.2
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
48
โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ..4
Modulus Vektor โ๐๐โโโโ โ = |โ๐๐โโโโ โ| = โ12 + (โ6)2 + 32 = โ1 + 36 + 9 = โ46โฆโฆโฆ..4
Skor maksimum : 100 Untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian, cocokkan jawaban dengan kunci
jawaban. Hitung jawaban benar Kalian, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian terhadap materi kegiatan pembelajaran ini.
Rumus Tingkat penguasaan=๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐
๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐ ๐๐๐๐ ๐๐๐ข๐๐ฅ 100%
Kriteria 90% โ 100% = baik sekali 80% โ 89% = baik 70% โ 79% = cukup < 70% = kurang Jika tingkat penguasaan Kalian cukup atau kurang, maka Kalian harus mengulang kembali seluruh pembelajaran.
F. Penilaian Diri
No. Kemampuan Diri Ya Tidak
1. Saya sudah dapat menghitung modulus Vektor pada bangun ruang
2. Saya sudah dapat menentukan vektor posisi pada bangun ruang.
3. Saya sudah dapat memahami kesamaan vektor pada bangun ruang.
4. Saya sudah dapat menentukan negative suatu vektor pada bangun ruang
5 Saya sudah memahami vektor nol pada bangun ruang
6 Saya sudah dapat memahami vektor satuan pada bangun ruang
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
49
KEGIATAN PEMBELAJARAN 4
Operasi Vektor Pada Bangun Ruang
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan: Menentukan hasil kali suatu vektor pada bangun ruang dengan skalar. Menentukan hasil penjumlahan vektor-vektor pada bangun ruang. Menentukan selisih dua vektor pada bangun ruang. Menentukan Perkalian skalar dua vektor pada bangun ruang bila diketahui
komponen-komponennya.
B. Uraian Materi Hasil Kali Vektor dengan Skalar pada Bangun Ruang
Seperti telah Kalian pelajari pada kegiatan pembelajaran 2, hasil kali vektor dengan skalar sekarang kita kembangkan pada bangun ruang. Kalian akan menggunakan pemahaman Kalian tentang vektor dan skalar di kegiatan belajar ini. Vektor dapat dioperasikan dengan skalar. Karena skalar merupakan bilangan, maka Perkalian vektor dengan skalar hanya akan berpengaruh pada besar vektor saja sedangkan arah vektor tetap.
Hasil kali vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dengan skalar 2 akan menghasilkan vektor dengan besar 2 kalinya sedangkan arahnya tetap. Secara umum, hasil kali vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dengan skalar n akan menghasilkan vektor yang besarnya n kali besar ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan arahnya sama dengan ๏ฟฝโ๏ฟฝ bila n positif dan berlawanan arah ๏ฟฝโ๏ฟฝ bila n negatif.
Jadi hasil kali vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
๐ข1๐ข2๐ข3) dengan scalar n adalah n.๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐. (
๐ข1๐ข2๐ข3) = (
๐. ๐ข1๐. ๐ข2๐. ๐ข3
)
Contoh 4.1
Jika ๐ = (23โ1), maka 4.๐ = 4. (
23โ1) = (
4.24.3
4. (โ1)) = (
812โ4)
Jika ๐ฃ = 3๐ โ 2๐ โ 7๏ฟฝโ๏ฟฝ , maka 3. ๐ฃ = 3(3๐ โ 2๐ โ 7๏ฟฝโ๏ฟฝ ) = 9๐ โ 6๐ โ 21๏ฟฝโ๏ฟฝ
Penjumlahan Vektor pada Bangun Ruang
Pada dasarnya penjumlahan vektor pada bangun ruang sama dengan penjumlahan vektor pada bidang datar, menggunakan aturan segitiga atau aturan jajaran jajargenjang. Hanya saja komponen vektor yang ditambahkan menjadi lebih banyak satu komponen.
Secara umum jika dua vektor๐ =
3
2
1
aaa
dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
bbb
adalah vektor-vektor
tidak nol, maka :
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
50
๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
aaa
+
3
2
1
bbb
๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
33
22
11
bababa
Jika vektor ๐ = a1๐ + a2๐ + a3๏ฟฝโ๏ฟฝ dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = b1๐ + b2๐ + b3๏ฟฝโ๏ฟฝ , maka :
๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (a1+b1)๐ + (a2+b2)๐ + (a3+b3)๏ฟฝโ๏ฟฝ
Contoh 4.2
Hitunglah jumlah dari dua buah vektor berikut !
a. ๐ =
532
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
241
b. ๐ = 2๐ + ๐ โ 4๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 3๐ + 5๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Alternatif Penyelesaian :
a. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
)2(54 3)1(2
=
311
b. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (2+3)๐ +(1+5)๐ + (-4+1)๏ฟฝโ๏ฟฝ
= 5๐ + 6๐ โ 3๏ฟฝโ๏ฟฝ
Contoh 4.3
Seorang pendaki gunung memulai pendakian gunung dari kaki gunung yang dapat dinyatakan sebagai posisi/koordinat O(0,0,0).
Dari titik O pendaki gunung tersebut menuju lokasi P yang berkedudukan 5 km ke arah timur, 4 km ke arah utara dan 3 km ke atas. Dari lokasi P dia melanjutkan perjalanan ke lokasi Q yang berkedudukan 4 km ke arah timur, 1 km ke arah selatan dan 3 km ke atas. Di manakah kedudukan pendaki gunung tersebut apabila di lihat dari posisi mula-mula (lokasi O(0,0,0))?
Alternatif penyelesaian:
Dari lokasi mula-mula ke lokasi P dapat dinyatakan sebagai vektor ๐๐โโโโ โ.
Lokasi titik P adalah 5 km ke arah timur, 4 km ke arah utara dan 3 km ke atas dan
dinyatakan dalam bentuk vektor kolom: ๐๐โโโโ โ = (543).
Dari lokasi P ke lokasi Q dapat dinyatakan sebagai vektor ๐๐โโโโ โ = (4โ13)
Kedudukan pendaki gunung dilihat dari lokasi mula-mula adalah :
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
51
๐๐โโโโ โ + ๐๐โโโโ โ = ๐๐โโโโโโ
๐๐โโโโ โ + ๐๐โโโโ โ = (543) + (
4โ13) = (
936)
Ini berarti bahwa pendaki gunung tersebut terletak 9 km ke arah timur, 3 km ke arah utara, dan pada ketinggian 6 km dari kedudukan mula-mula.
Selisih Dua Vektor pada Bangun Ruang Selisih atau pengurangan adalah lawan dari penjumlahan. Selisih dua vektor
berarti menjumlahkan vektor pertama dengan lawan (negatif) vektor kedua. Dengan
demikian: ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ + (โ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) Selisih dua vektor pada koordinat ruang Cartesius pada dasarnya sama dengan selisih vektor dua vektor pada koordinat bidang Cartesius, hanya saja komponen vektornya ada tiga.
Secara umum selisih dua vektor jika dua vektor ๐ =
3
2
1
aaa
dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
bbb
maka : ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
aaa
-
3
2
1
bbb
=
33
22
11
bababa
Jika vektor ๐ = a1๐ + a2๐ + a3๏ฟฝโ๏ฟฝ dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = b1๐ + b2๐ + b3๏ฟฝโ๏ฟฝ ,
maka : ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (a1 - b1)๐ + (a2 - b2)๐ + (a3 - b3)๏ฟฝโ๏ฟฝ
Contoh 4.4
Hitunglah selisih dari dua vektor berikut :
1 . ๐ =
768
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
413
2. ๐ = 8๐ + 6๐ + 9๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 3๐ + 5๐ +2๏ฟฝโ๏ฟฝ
Alternatif Penyelesaian :
1. ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
47
16
38
=
3
5
5
2. ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (8-3)๐ + (6-5)๐ + (9-2)๏ฟฝโ๏ฟฝ = 5๐ + ๐ + 7๏ฟฝโ๏ฟฝ
Perbandingan Vektor Alif pergi dari rumahnya menuju sekolah dengan berjalan kaki melalui jalan lurus. Setelah berjalan m meter Alif beristirahat sejenak dan untuk sampai ke sekolah dia harus melanjutkan n meter lagi. Perbandingan jarak yang telah ditempuh oleh Alif
dengan jarak yang belum ditempuhnya adalah m : n.
Kalian perhatikan gambar berikut.
Misalkan:
Posisi rumah Alif adalah R
Posisi sekolah adalah S
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
52
O
R
T
S
m
n
๐
๐ก
๐
Posisi Alif istirahat T
Posisi rumah ยฎ, sekolah (S) dan tempat istirahat (T) dapat dinyatakan sebagai vektor posisi.
Dari gambar diketahui ๐ ๐โโโโ โ: ๐๐โโ โโ = ๐ โถ ๐
๐น๐ปโโ โโ โ
๐ป๐บโโโโ โ=๐
๐โ ๐.๐น๐ปโโ โโ โ = ๐.๐ป๐บโโโโ โ
๐(๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) = ๐(๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ )
๐. ๐ โ ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ๐. ๐
๐. ๐ +๐. ๐ = ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ (๐ + ๐) = ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ =๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ +๐=๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐ + ๐
Jadi ๐ =๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ +๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐+๐
Jika R(x1, y1) dan S(x2, y2) di R2, maka: ๐ =๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ +๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐+๐=๐(๐๐๐๐)+๐.(
๐๐๐๐)
๐+๐
Koordinat titik T adalah T(๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐)
Jika R(x1, y1, z1) dan S(x2, y2, z2) di R3, maka: ๐ =๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ +๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐+๐=
๐(
๐๐๐๐๐๐)+๐.(
๐๐๐๐๐๐)
๐+๐
Koordinat titik T adalah T(
๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐,๐๐ง2+๐๐ง2
๐+๐)
Dalam perbandingan ๐ ๐โโโโ โ : ๐๐โโ โโ = m : n, terdapat dua kasus, yaitu:
1. Titik T membagi RS di dalam. R m T n S RT : TS = m : n
2. Titik T membagi RS di luar.
m R S n T RT : TS = m : (-n)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
53
๐ผ
๏ฟฝโ๏ฟฝ
B(๐1, ๐2, ๐3)
๐
A(๐1, ๐2, ๐3)
O
๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐
O
Contoh 4.5 Diketaui rua garis ๐ด๐ตฬ ฬ ฬ ฬ dengan A(2, 3, 4) dan B(6, 7, 8). Titik T terletak pada ๐ด๐ตฬ ฬ ฬ ฬ dengan perbandingan 1 : 3. Tentukan koordian titik T jika: a. T membagi ๐ด๐ตฬ ฬ ฬ ฬ di dalam b. T membagi ๐ด๐ตฬ ฬ ฬ ฬ di luar.
Alternatif Penyelesaian: a. Untuk titik T membagi ๐ด๐ตฬ ฬ ฬ ฬ di dalam dengan perbandingan 1 : 3, berlaku
๐ด๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ตฬ ฬ ฬ ฬ = 1 : 3.
Koordinat titik T dapat kalian tentukan dengan cara berikut:
T(๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐,๐๐ง2+๐๐ง2
๐+๐) โT(
1.6+3.2
1+3,1.7+3.3
1+3,1.8+3.4
1+3) = (
12
4,16
4,20
4) = (3, 4, 5)
Jadi koordinat titik T jika membagi dari dalam adalah T(3, 4, 5)
b. Untuk titik T membagi ๐ด๐ตฬ ฬ ฬ ฬ di dalam dengan perbandingan 1 : 3, berlaku ๐ด๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ตฬ ฬ ฬ ฬ = 1 : (-3)
Koordinat titik T dapat kalian tentukan dengan cara berikut:
T(๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐,๐๐ง2+๐๐ง2
๐+๐) โT(
1.6+(โ3).2
1+(โ3),1.7+(โ3).3
1+(โ3),1.8+(โ3).4
1+(โ3)) =
(0
โ2,โ2
โ2,โ4
โ2) = (0, 1, 2)
Jadi koordinat titik T jika membagi dari dalam adalah T(0, 1, 2)
Perkalian Skalar Dua Vektor Dua vektor bukan nol pada bangun ruang dapat dikalikan dan hasilnya merupakan scalar atau Perkalian vektor dengan vektor yang menghasilkan skalar.. Hal ini sering
disebut sebagai dot product (hasil kali titik) dari dua vektor dan dinyatakan ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
didefinisikan sebagai |๐ |. |๏ฟฝโ๏ฟฝ |. ๐๐๐ ๐ dengan ๐ sudut antara vektor ๐ dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ
seperti gambar berikut: ๐ Gambar 4.1 Sudut antara dua vektor
Coba Kalian perhatikan vektor berikut:
Gambar 4.2 Sudut antara dua vektor
B
A
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๐ |. |๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
54
Dengan menggunakan aturan cosinus yang sudah Kalian pelajari pada Matematika
Umum, kita dapatkan:
|๐ด๐ตโโโโ โ|2= |๐๐ดโโโโ โ|
2+ |๐๐ตโโ โโ โ|
2โ 2. |๐๐ดโโโโ โ||๐๐ต|๐๐๐ ๐ผ
= |๐ |2 + |๏ฟฝโ๏ฟฝ |2โ 2. |๐ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐ผโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.(1)
Berdasarkan rumus panjang vektor:
|๐ด๐ตโโโโ โ|2= |๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ |
2= (๐1 โ ๐1)
2 + (๐2 โ ๐2)2 + (๐3 โ ๐3)
2
= (๐12 โ 2๐1๐1 + ๐1
2) + (๐22 โ 2๐2๐2 + ๐2
2) + (๐32 โ 2๐3๐3 + ๐3
2)
= (๐12 + ๐2
2 + ๐32) + ((๐1
2 + ๐22 + ๐3
2) โ 2๐1๐1 โ 2๐2๐2 โ 2๐3๐3
= |๏ฟฝโ๏ฟฝ |2+ |๐ |2 โ 2(๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3)โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ(2)
Dari (1) dan (2) kita dapatkan:
|๐ |2 + |๏ฟฝโ๏ฟฝ |2โ 2. |๐ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐ผ = |๏ฟฝโ๏ฟฝ |
2+ |๐ |2 โ 2(๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3)
โ2. |๐ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐ผ = โ2(๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3)
|๐ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐ผ = ๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3 = ๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3
Contoh 4.6
c. Diketahui ๐ = 6 dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 5 dan sudut antara vektor ๐ dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah 60
tentukan nilai ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ ! Alternatif Penyelesaian:
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ .๏ฟฝโ๏ฟฝ . cos
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 6 . 5 . cos 60
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 30 . ยฝ = 15
d. Diketahui vektor ๐ = 2๐ + 3๐ + 6๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ + 2 ๏ฟฝโโ๏ฟฝ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ , tentukan Perkalian skalar
vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ !
Alternatif penyelesaian:
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = a1.b1 + a2.b2 + a3.b3
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2.1 + 3.2 + 6.2
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2 + 6 + 12 = 20
e. Diketahui ๐ = 8 dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 4 dan sudut antara vektor ๐ dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah 90
tentukan nilai ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ ! Alternatif Penyelesaian:
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ .๏ฟฝโ๏ฟฝ . cos
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 8 . 4 . cos 90
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 32 .0 = 0
Pada contoh soal 4.5.c sudut antara vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah 900, berarti vektor ๐ dan
๏ฟฝโ๏ฟฝ saling tega lurus.
Dengan demikian, dapat disimpulkan sebagai berikut. Dua buah vektor tegak
lurus apabila hasil dot product kedua vektor bernilai nol.
Kedua ruas dikurang |๐ |2dan |๏ฟฝโ๏ฟฝ |2
Kedua ruas dibagi (-2)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
55
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ .๏ฟฝโ๏ฟฝ . cos 900 = ๐ .๏ฟฝโ๏ฟฝ . 0=0
Jadi jika vektor ๐ =
3
2
1
aaa
dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
bbb
saling tegak lurus, maka:
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = a1.b1 + a2.b2 + a3.b3 = 0
Kalian sudah paham Perkalian scalar dua vektor?Sekarang pemahaman akan
kita perluas dengan mempelajari sudut antara dua vektor. Jika dua vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ bertemu pada satu titik, maka sudut antara dua vektor tersebut adalah sudut yang
dibentuk oleh kaki vektor ๐ dan kaki vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ . Sudut yang diambil adalah sudut terkecil. Coba kalian perhatika rumus Perkalian scalar dua vektor berikut:
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๐ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐ผ
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3
Dari rumus di atas Kalian dapat mencari sudut antara vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ .
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๐ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐ผ โ ๐๐๐ ๐ผ =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |.|๏ฟฝโ๏ฟฝ |
๐๐๐ ๐ผ =๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๐ |. |๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3
โ๐12 + ๐2
2 + ๐32โ๐1
2 + ๐22 + ๐3
2
Rumus ini berlaku juga untuk vektor pada bidang R2
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๐ |. |๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐
1. Jika sudut antara vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ diketahui sama dengan ๐ dan 00 โค ๐ โค 1800, maka:
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๐ |. |๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐
2. Jika sudut antara vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ tidak diketahui, maka ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = a1.b1 + a2.b2 + a3.b3
3. Sifat-sifat perkalian vektor ๐ , ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ berlaku:
o ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ . ๐
o ๐ . (๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ ) = ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ + ๐ . ๐
o ๐ . ๐ = |๐ |2
o Jika ๐ โ 0, ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ 0, ๐๐๐ ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 0,๐๐๐๐ ๐ โ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
56
Contoh 4.7
Diketahui ๐ = (1โ10)dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
โ122). Tentukan sudut antara ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ !
Alernatif penyelesaian:
Misalkan sudut antara ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah ๐ผ.
๐๐๐ ๐ผ =๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๐ |. |๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3
โ๐12 + ๐2
2 + ๐32โ๐1
2 + ๐22 + ๐3
2
๐๐๐ ๐ผ =1. (โ1) + (โ1). 2 + 0.2
โ(1)2 + (โ1)2 + 02. โ(โ1)2 + 22 + 22=
โ3
โ2. โ9=โ3
3โ2=โ1
โ2
= โ1
2โ2
Didapat ๐ผ = 1350
Contoh 4.8
Diketahui vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2๐ โ ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ฃ = ๐ + ๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ , tentukan sudut antar vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan
๐ฃ !
Alternatif Penyelesaian:
Misalkan sudut antara ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ฃ adalah ๐ผ.
๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2๐ โ ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (2โ11)
๐ฃ = ๐ + ๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ = (112)
๐๐๐ ๐ผ =๏ฟฝโ๏ฟฝ . ๐ฃ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |. |๐ฃ |=
2.1 + (โ1). 1 + 1.2
โ22 + (โ1)2 + 12. โ12 + 12 + 22=
3
โ6โ6=3
6=1
2
๐๐๐ ๐ผ =1
2โ ๐ผ = 600
Jadi sudut antara vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2๐ โ ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๐ฃ = ๐ + ๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah ๐ผ = 600
Proyeksi Ortogonal Suatu Vektor pada Vektor Lain
Selain menentukan besar sudut antara dua vektor, salah satu kegunaan dari Perkalian skalar dua vektor adalah untuk menentukan proyeksi ortogonal dari suatu vektor pada vektor lain.
a. Proyeksi Skalar Ortogonal Proyeksi skalar ortogonal biasanya disingkat dengan proyeksi skalar saja atau sering dikatakan dengan panjang proyeksi vektor.
Misalkan proyeksi ๐๐ดโโโโ โ pada ๐๐ตโโ โโ โ adalah ๐๐ถโโโโ โ Perhatikan gambar berikut:
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
57
A
ฮฒ หช
Gambar 4.3 Proyeksi scalar ortogonal
|๐๐ถโโโโ โ| = |๐ | disebut proyeksi orthogonal (panjang proyeksi) vektor ๐ pada ๏ฟฝโ๏ฟฝ .
Perhatikan segitiga AOB.
Cos ๐ฝ =|๐๐ถโโ โโ โ|
|๐๐ดโโโโโโ |โ |๐๐ถโโโโ โ| = |๐๐ดโโโโ โ| cos ๐ฝ = |๐ |
๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |=๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |
Jadi proyeksi orthogonal (panjang proyeksi) vektor ๐ pada ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah:
|๐๐ถโโโโ โ| = |๐ | =๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |
b. Proyeksi Vektor ortogonal
Coba Kalian perhatikan kembali gambar 4.3 di atas. Vektor ๐ searah vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ , ini
berarti vektor satuan ๐ sama dengan vektor satuan ๏ฟฝโ๏ฟฝ , yaitu ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ | sehingga:
๐ = ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |.๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |2 . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Jadi proyeksi vektor ๐ pada ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah: ๐ =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |2 . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Contoh 4.9
Diketahui vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ (1โ10) dan ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = (
โ๐๐๐). Tentukanlah:
a. Panjang proyeksi vektor ๐ pada vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ
b. Vektor proyeksi vektor ๐ pada vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Alternatif Penyelesaian:
Misalkan vektor proyeksi vektor ๐ pada vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah vektor ๐
a. |๐ | =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=1.(โ1)+(โ1).2+0.2
โ(โ1)2+22+22= |
โ3
โ9| = |
โ3
3| = |โ1| = 1
b. ๐ =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |2 . ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
1.(โ1)+(โ1).2+0.2
(โ(โ1)2+22+22)2. (โ๐
๐
๐
) =โ3
9(โ๐
๐
๐
) = โ1
3(โ๐
๐
๐
) =
(
๐
๐
โ๐
๐
โ๐
๐)
Jadi vektor proyeksi vektor ๐ pada vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah ๐ =
(
๐
๐
โ๐
๐
โ๐
๐)
O B C
๐
๐ ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
58
C. Rangkuman Hasil kali vektor ๐ข โโ โdengan skalar n akan menghasilkan vektor yang
besarnya n kali besar ๐ข โโโโ dan arah sama dengan ๐ข.โโโ
Penjumlahan dua vektor pada bangun ruang prinsipnya sama dengan penjumlahan dua vektor pada bidang datar.
Selisih dua vektor berarti menjumlahkan vektor pertama dengan lawan (negatif)
vektor kedua. Dengan demikian ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ + (-๏ฟฝโ๏ฟฝ ).
Pada koordinat ruang Cartesius jika ๐ = (
๐1๐2๐3) dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
๐1๐2๐3
) , maka:
n.๐ = ๐. (
๐1๐2๐3) = (
๐. ๐1๐. ๐2๐. ๐3
) dan ๐. ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐. (
๐1๐2๐3
) = (
๐. ๐1๐. ๐2๐. ๐3
)
๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
a
a
a
+
3
2
1
b
b
b
=
33
22
11
ba
ba
ba
๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
2
1
a
a
a
-
3
2
1
b
b
b
=
33
22
11
ba
ba
ba
Jika titik T membagi ๐ ๐ฬ ฬ ฬ ฬ di dalam, maka berlaku: ๐ ๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ฬ ฬ ฬ ฬ = m : n Jika titik T membagi ๐ ๐ฬ ฬ ฬ ฬ di luar, maka berlaku: ๐ ๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ฬ ฬ ฬ ฬ = m : (-n)
Jika R(x1, y1) dan S(x2, y2) di R2, maka: ๐ =๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ +๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐+๐=๐(๐๐๐๐)+๐.(
๐๐๐๐)
๐+๐
Koordinat titik T adalah T(๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐)
Jika R(x1, y1, z1) dan S(x2, y2, z2) di R3, maka: ๐ =๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ +๐.๏ฟฝโ๏ฟฝ
๐+๐=
๐(
๐๐๐๐๐๐)+๐.(
๐๐๐๐๐๐)
๐+๐
Koordinat titik T adalah T(
๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐,๐๐ง2+๐๐ง2
๐+๐)
Perkalian scalar antara dua vektor adalah Perkalian vektor dengan vektor yang
menghasilkan scalar Rumus Perkalian scalar dua vektor berikut:
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = |๐ ||๏ฟฝโ๏ฟฝ |๐๐๐ ๐ผ
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3
sudut antara dua vektor tersebut adalah sudut yang dibentuk oleh kaki vektor ๐
dan kaki vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ
Rumus sudut antara vektor ๐ dengan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah:
๐๐๐ ๐ผ =๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๐ |. |๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
๐1๐1 + ๐2๐2 + ๐3๐3
โ๐12 + ๐2
2 + ๐32โ๐1
2 + ๐22 + ๐3
2
Proyeksi orthogonal (panjang proyeksi) vektor ๐ pada ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah:
|๐๐ถโโโโ โ| = |๐ | =๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
59
Proyeksi vektor ๐ pada ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah: ๐ =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |2 . ๏ฟฝโ๏ฟฝ
D. Latihan Soal Pembelajaran 4
1. Diketahui vektor ๐ =
1
2
3
, ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
5
4
3
dan ๐ =
2
3
5
. Tentukanlah :
a. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 2๐ b. 2๐ + 2๐ c. 5๐ โ 3๐
2. Diketahui ๐ = 3๐ โ 2๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 3๐ โ 2๏ฟฝโ๏ฟฝ . Tentukanlah :
a. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ b. ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ c. -3๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ
3. Hitunglah ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ jika diketahui ๐ = 3, ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 4 dan sudut antara ๐ โโโ dan ๐ โโโ adalah
60 !
4. Diketahui vektor ๐ = i โ 2j + 3k dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 3i + j + 2k. Tentukanlah :
a. ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ b. besar sudut antara ๐ โโโ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ
5. Diketahui vektor ๐ = 2i โ 3j +mk dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 6i + 2j โ 4k.
Tentukan nilai m jika ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 10 !
6. Diketahui segitiga PQR dengan P(5, 1, 5), Q(1, 4, 5), dan R(3, 2, 1). Tentukanlah: a. panjang PR c. panjang proyeksi PR pada PQ b. panjang PQ d. proyeksi vektor PR pada PQ
7. Diketahui vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = (๐โ๐๐) dan ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = (
๐๐๐๐).
Tentukan nilai m agar vektor (๏ฟฝโโ๏ฟฝ + ๐๏ฟฝโโ๏ฟฝ ) tegak lurus pada vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ
8. Tentukanlah koordinat titik P yang terletak pada ruas garis ABฬ ฬ ฬ ฬ jika:
a. A(2, 0, 1), B(10, 4, 5), dan APฬ ฬ ฬ ฬ : PBฬ ฬ ฬ ฬ = 3 : 1
b. A(1, 1, 1), B(3, -2, 5), dan ๐ด๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ตฬ ฬ ฬ ฬ = 3 : -2
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
60
E. Pembahasan Latihan Soal Pembelajaran 4
1. Diketahui vektor ๐ =
1
2
3
, ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
5
4
3
dan ๐ =
2
3
5
.
a. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 2๐ = (3โ21)+ (
โ345)+ 2. (
5โ32)=(
10โ1410) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
b. 2๐ + 2๐ = 2. (3โ21) + 2. (
5โ32) = (
16โ106) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
c. 5๐ โ 3๐ = 5. (3โ21) โ 3. (
5โ32) = (
0โ1โ1) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
2. Diketahui ๐ = 3๐ โ 2๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 3๐ โ 2๏ฟฝโ๏ฟฝ .
a. ๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ =(3๐ โ 2๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) +( ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 3๐ โ 2๏ฟฝโ๏ฟฝ ) =(3๐ + ๐ ) + ((โ2๐ + 3๐ ) + (๏ฟฝโ๏ฟฝ + (โ2๏ฟฝโ๏ฟฝ )
= 4๐ + ๐ + (โ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) = 4๐ + ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
b. ๐ โ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (3๐ โ 2๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) โ ( ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 3๐ โ 2๏ฟฝโ๏ฟฝ ) = (3๐ โ ๐ ) + ((โ2๐ โ 3๐ ) + (๏ฟฝโ๏ฟฝ โ (โ2๏ฟฝโ๏ฟฝ )
= 2๐ โ 5๐ + 3๏ฟฝโ๏ฟฝ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
c. -3๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ =-3(3๐ โ 2๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) + 2( ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 3๐ โ 2๏ฟฝโ๏ฟฝ )
= (โ3 ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 6๐ โ 3๏ฟฝโ๏ฟฝ )+(2 ๏ฟฝโ๏ฟฝ + 6๐ โ 4๏ฟฝโ๏ฟฝ ) = โ๐ + 12๐ โ 7๏ฟฝโ๏ฟฝ ..................................5
3. Diketahui ๐ = 3, ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 4 dan sudut antara ๐ โโโ dan ๐ โโโ adalah 60 !
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = ๐ .๏ฟฝโ๏ฟฝ . cos 600
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 3.4.1
2= 6 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
4. Diketahui vektor ๐ = ๐ โ 2๐ + 3๏ฟฝโ๏ฟฝ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 3๐ + ๐ + 2๏ฟฝโ๏ฟฝ
a. ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 1.3 + (โ2). 1 + 3.2 = 3 โ 2 + 6 = 7 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
b. Sudut antara vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah ฮฒ.
Cos ฮฒ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |.|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
1.3+(โ2).1+3.2
โ12+(โ2)2+32โ32+12+22=
7
โ14โ14=
7
14=1
2
๐ฝ = 600
Jadi sudut antara vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah ๐ฝ = 600 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
5. Diketahui vektor ๐ = 2i โ 3j +mk dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 6i + 2j โ 4k
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 10
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2.6 + (-3).2 + m.(-4) = 10
12 โ 6 โ 4m = 10 โ 6 โ 4m = 10
-4m = 4
m = -1 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ10
6. Diketahui segitiga PQR dengan P(5, 1, 5), Q(1, 4, 5), dan R(3, 2, 1). ๐ , ๐ , dan ๐ merupakan vektor posisi dari titik P, Q dan R.
๐ = (515), ๐ = (
145) , ๐ = (
321)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
61
a. panjang ๐๐ โโโโ โ = |๐๐ โโโโ โ|
๐๐ โโโโ โ = ๐ โ ๐ = (321) โ (
515) = (
โ21โ4)
|๐๐ โโโโ โ| = โ(โ2)2 + 12 + (โ4)2 = โ21 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
b. panjang ๐๐โโโโ โ |๐๐โโโโ โ
๐๐โโโโ โ = ๐ โ ๐ = (145) โ (
515) = (
โ430)
|๐๐โโโโ โ|=โ(โ4)2 + 32 + 02 = โ16 + 9 + 0 = โ25 = 5 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
c. Misalkan vektor proyeksi ๐๐ โโโโ โ pada ๐๐โโโโ โ adalah ๐
|๐ | = ๐๐ .โโ โโ โโ ๐๐โโ โโ โ
|๐๐โโ โโ โ|=(โ2).(โ4)+1.3+(โ4).(0)
5=8+3+0
5=11
5=11
5 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
d. vektor proyeksi ๐๐ โโโโ โ pada ๐๐โโโโ โ
๐ =๐๐ โโ โโ โ.๐๐โโ โโ โ
|๐๐โโ โโ โ|
๐๐โโ โโ โ
|๐๐โโ โโ โ|=11
5
(โ430)
5=11
25(โ430)=(
โ44
2533
25
0
) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
7. Diketahui vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = (๐โ๐๐) dan ๏ฟฝโโ๏ฟฝ = (
๐๐๐๐).
Vektor (๏ฟฝโโ๏ฟฝ + ๐๏ฟฝโโ๏ฟฝ ) tegak lurus pada vektor ๏ฟฝโโ๏ฟฝ
๐ + ๐๏ฟฝโ๏ฟฝ = (2โ12) +๐(
4108) = (
2 + 4๐โ1 + 10๐2 + 8๐
) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
(๐ + ๐๏ฟฝโ๏ฟฝ ). ๐ = 0
(2 + 4๐โ1 + 10๐2 + 8๐
) . (2โ12) = (2 + 4๐). 2 + (โ1 + 10๐)(โ1) + (2 + 8๐). 2 = 0
4+8m + 1 โ 10m + 4 + 16 m = 0
14m + 9 = 0
14m = - 9
m = -9
14 โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ10
8. a. A(2, 0, 1), B(10, 4, 5), dan APฬ ฬ ฬ ฬ : PBฬ ฬ ฬ ฬ = 3 : 1
P(๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐,๐๐ง2+๐๐ง2
๐+๐)
๐(3.10+1.2
3+1,3.4+1.0
3+1,3.5+1.1
3+1) = (
42
4,12
4,16
4) = (13, 3, 4)
Jadi koordinat titik ๐ (13, 3, 4) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5
b. A(1, 1, 1), B(3, -2, 5), dan ๐ด๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ตฬ ฬ ฬ ฬ = 3 : -2
P(๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐,๐๐ง2+๐๐ง2
๐+๐)
๐(3.3+(โ2).1
3+(โ2),3.(โ2)+(โ2).1
3+(โ2),3.5+(โ2).1
3+(โ2)) = (
7
1,โ8
1,13
1) = (7,โ8, 13)
Jadi koordinat titik ๐ (7, โ8, 13) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ5 Skor maksimum : 100
Untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian, cocokkan jawaban dengan kunci jawaban. Hitung jawaban benar Kalian, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Kalian terhadap materi kegiatan pembelajaran ini.
Rumus Tingkat penguasaan=๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐
๐ฝ๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐ ๐๐๐๐ ๐๐๐ข๐๐ฅ 100%
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
62
Kriteria 90% โ 100% = baik sekali 80% โ 89% = baik 70% โ 79% = cukup < 70% = kurang Jika tingkat penguasaan Kalian cukup atau kurang, maka Kalian harus mengulang kembali seluruh pembelajaran.
F. Penilaian Diri
No. Kemampuan Diri Ya Tidak
1. Saya sudah memahami Perkalian scalar dengan Vektor pada R3.
2. Saya sudah dapat memahami penjumlahan vektor pada R3.
3. Saya sudah dapat memahami selisih dua vektor pada R3.
4. Saya sudah memahami perbandingan vektor
5. Saya sudah dapat memahami Perkalian scalar dua vektor.
6. Saya sudah bisa memahami sudut antara dua vektor,
7. Saya sudah memahami proyeksi orthogonal dua vektor
8. Saya sudah dapat menentukan vektor proyeksi orthogonal dua vektor
EVALUASI
1. Diketahui vektor ๐ =
5
5 dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
12 , maka komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ adalah โฆ
a.
27 b.
4
3 c.
27 d.
6
3 e.
43
2. Pada kubus ABCD.EFGH manakah diantara vektor berikut ini yang sama dengan ๐ป๐นโโ โโ โ
a. ๐ต๐ท โโโโโโ โ b. ๐ท๐ถ โโโโโโ โ c. ๐ท๐ต โโโโโโ โ d. ๐ท๐น โโโโโโ โ e. ๐ธ๐นโโโโ โ
3. Pada gambar jajaran genjang di bawah, hasil dari โโ โ ๐ + ๐ adalahโฆ.
a. ๏ฟฝโ๏ฟฝ b. ๐ c. ๐ d. ๐ e. ๐
4. Diketahui vektor ๐ = 5i โ 3j + 2k, maka panjang vektor ๐ adalah โฆ.
a. 3 b. 4 c. 20 d. 5 e. 38
5. Jika A = (5 , -3 , 2) dan B = (1 , 5 , -2) maka komponen vektor ๐ด๐ตโโโโ โ adalah โฆ
a.
026
b.
026
c.
484
d.
484
e.
484
6. Jika diketahui ๐ =
012
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
121
maka 2๐ + 3๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah โฆ
a.
341
b.
347
c.
321
d.
135
e.
314
7. Pada segitiga ABC, diketahui A(-2, 2, -5), B (3, -8, 5) dan C(-1, -3, 0). Titik Q pada ๐ด๐ตฬ ฬ ฬ ฬ
sehingga ๐ด๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ตฬ ฬ ฬ ฬ = 3 : 2. Komponen vektor ๐ถ๐โโโโ โ adalah ....
a. (7โ55) b. (
2โ51) c. (
โ575) d. (
0โ15) e. (
2โ11)
8. Diketahui ๐ = 2i โ 3j + 4k dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = i + 2j โ 3k, maka ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah โฆ
a. 18 b. - 16 c. -18 d. - 12 e. 10
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 1
9. Apabila diketahui ๐ = 2 dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 6 serta sudut antara ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah 60
maka ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = โฆ
a. 6 b. -6 c. 12 d. 14 e. 16
10. Diketahui vektor ๐ =
231
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
135
, maka ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = โฆ
a. โ 6 b. 6 c. 8 d. 10 e. 12
11. Diketahui koordinat A (6, -2, -6), B (3, 4, 6) dan C (9, x, y). Jika titik-titik A, B dan C kolinear (segaris), maka nilai x โ y sama dengan .... a. -18 b. 4 c. 6 . d. 10 e. 18
12. Diketahui vektor ๐ = 2i - 3j + 5k dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = -3i - 5j + 2k . Jika ฮธ adalah sudut
antara ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ , maka nilai tan ฮธ adalah ....
a. โ1
2โ3 b. โ
1
3โ3 c.
1
3โ3 d. โ3 3.
1
2โ3
13. Diketahui koordina titik O(0, 0), A(1, 2) dan B(4, 2). ๐ผ merupakan sudut antara
vektor ๐๐ดโโโโ โ dan ๐๐ตโโ โโ โ. tan ๐ผ =โฆ.
a. 4
3 b.
3
4 c.
3
5 d.
9
16 e.
6
13
14. Diketahui vektor ๐ = kji 443 , ๏ฟฝโ๏ฟฝ = kji 32 , dan ๐ = kji 534 . Panjang
proyeksi vektor (๐ + ๏ฟฝโ๏ฟฝ ) pada ๐ adalahโฆ.
a. 23 b. 24 c. 25 d. 26 e. 27
15. Diketahui vektor kjxixa 826 , kjib 1084 , dan kjic 532 . Jika
vektor a tegak lurus b , maka vektor .... ca
a. kji 32058 c. kji 32062 e. kji 32362
b. kji 32358 d. kji 32362
16. ๐ adalah proyeksi ๐ โโโ dan ๐.โโโ Jika ๐ = (21) dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
34), maka ๐ = โฆ..
a. 435
1 b. 43
5
2 c. 43
25
4 d. 43
25
2 e. 43
25
1
17. Vektor a dan b vektor membentuk sudut . Diketahui a = 6, b = 15, dan cos =
0,7; maka nilai .... baa
a. 49 b. 89 c. 99 d. 109 e. 115
18. Diketahui panjang vektor proyeksi ๐ =
4
8
2
pada vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
4
0
p adalah 8.
Nilai dari p =.โฆ
a. โ4 b. โ3 c. 3 d. 4 e. 6
19. Ditentukan koordinat titik-titik A(2,6,5); B(2,6,9); C(5,5,7). AP : PB = 3 : 1 dan titik
P terletak pada AB. Panjang proyeksi ๐๐ถโโโโ โ pada ๐ด๐ตโโโโ โ adalahโฆ.
a. 22
3 b. 2
3
2 c. 22 d. 23 e. 3
2
3
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 2
20. Diketahui ๐ =
1
2
2
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
3
12
p . Jika kosinus sudut antara vektor ๐ dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ adalah
3
1, nilai p adalah....
a. 4 atau 24 c. 2 atau 14 e. 4 atau 14 b. 4 atau 24 d. 4 atau 12
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 3
Pembahasan Evaluasi No. Kunci Keterangan
1 d ๐ด๐ตโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ = (21) โ (
5โ5) = (
โ36)
2 c ๐ท๐ต โโโโโโ โ Memiliki arah dan panjang yang sama dengan ๐ป๐นโโ โโ โ
3 a โโ โ ๐ + ๐ =๐๐โโโโโโ โ ๐๐โโโโ โ + ๐๐ โโโโ โ = ๐๐โโโโโโ + ๐๐โโโโ โ + ๐๐ โโโโ โ = ๐๐ โโ โโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ
4 e |๐ | = โ52 + (โ3)2 + 22 = โ38
5 d ๐๐ดโโโโ โ = ๐ = (
5โ32) ๐๐๐ ๐๐ตโโ โโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (
15โ2)
๐ด๐ตโโโโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ = (15โ2) โ (
5โ32) = (
โ48โ4)
6 a ๐ =
012
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
121
2๐ + 3๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2 (2โ10) + 3(
โ121) = (
4โ20) + (
โ363) = (
143)
7 e A(-2, 2, -5), B (3, -8, 5) dan C(-1, -3, 0). ๐ด๐ฬ ฬ ฬ ฬ : ๐๐ตฬ ฬ ฬ ฬ = 3 : 2
Koordinat titik Q(๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐,๐.๐ฆ2+๐๐ฆ1
๐+๐,๐๐ง2+๐๐ง2
๐+๐)
x= ๐.๐ฅ2+๐๐ฅ1
๐+๐=3.3+2.(โ2)
3+2=5
5= 1
๐ฆ =๐. ๐ฆ2 + ๐๐ฆ1๐ + ๐
=3. (โ8) + 2.2
3 + 2=โ24 + 4
5=โ20
5= โ4
๐ง =๐๐ง2 + ๐๐ง2๐ + ๐
=3.5 + 2. (โ5)
3 + 2=15 + (โ10)
5=5
5= 1
Koordinat titik Q(1, -4, 1)
๐ถ๐โโโโ โ = ๐ โ ๐ = (โ141) โ (
โ1โ30) = (
2โ11)
8 b ๐ = 2i โ 3j + 4k dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = i + 2j โ 3k,
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2.1 + (โ3). 2 + 4. (โ3)=-16
9 a ๐ = 2 dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 6 serta sudut antara a dan b adalah 60
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ =๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ .cos 60
๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ = 2.6.1
2=12.
1
2 = 6
10 b ๐ =
231
dan ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
135
, ๐ . ๏ฟฝโ๏ฟฝ =1.(-5)+3.3+2.1=-5 + 9 + 2 = 6
11 d Diketahui koordinat A (6, -2, -6), B (3, 4, 6) dan C (9, x, y).
A, B, C Kolinear, jadi bisa ditulis ๐ด๐ตโโโโ โ = ๐. ๐ด๐ถโโโโ โ = ๐. ๐ต๐ถโโโโ โ
๐ด๐ตโโโโ โ=๏ฟฝโ๏ฟฝ โ ๐ = (346) โ (
6โ2โ6) = (
โ3612)
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 4
๐ด๐ถโโโโ โ = ๐ โ ๐ = (9๐ฅ๐ฆ) โ (
6โ2โ6) = (
3๐ฅ + 2๐ฆ + 6
)
๐ต๐ถโโโโ โ = ๐ โ ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (9
๐ฅ
๐ฆ) โ (
3
4
6
) = (6
๐ฅ โ 4
๐ฆ โ 6)
๐ด๐ตโโโโ โ = ๐. ๐ด๐ถโโโโ โ โ (โ360) = ๐. (
3๐ฅ + 2๐ฆ + 6
)
โ1(3โ6โ12
) = ๐. (3
๐ฅ + 2๐ฆ + 6
) โ ๐ = โ1
x + 2 = -6 โ x = -8
y + 6 = -12 โ y = -18
x โ y = -8 โ (-18) = 10
12 d ๐ = 2i - 3j + 5k dan vektor ๏ฟฝโ๏ฟฝ = -3i - 5j + 2k
cos ฮธ =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๐ โโ โ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |.|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
2.(โ3)+(โ3).(โ5)+5.2
โ22+(โ3)2+52โ(โ3)2+(โ5)2+22=
19
โ38โ38=19
38=1
2
ฮธ = 600โ tan ๐ = tan600 = โ3
13 b titik O(0, 0), A(1, 2) dan B(4, 2).
โ ๐ด๐๐ต = ๐ผ
๐๐ดโโโโ โ = ๐ = (12)
๐๐ตโโ โโ โ = ๏ฟฝโ๏ฟฝ = (42)
Cos ๐ผ =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๐ โโ โ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |.|๏ฟฝโ๏ฟฝ |=
1.4+2.2
โ12+22โ42+22=
8
โ5โ20=
8
โ100=
8
10=4
5
sin ๐ผ = โ1 โ (cos ๐ผ)2 = โ1 โ (4
5)2โ1 โ
16
25= โ
9
25=3
5
tan ๐ผ =sin๐ผ
cos๐ผ=
3
54
5
=3
4
14 a kjikjiba 32443 kji 55
c
cbad
kji
kjikji
534
53455
222 5)3(4
5)1()3)(5(45
50
30 23
Jadi, panjang proyeksi vektor ba pada c adalah 23
15 b vektor a tegak lurus b , maka 0 ba
01084826 kjikjxix
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 5
010)8(82)4(6 xx
0801624 xx
808 x
10x
10x kjxixa 826 kji 82060
kjikjica 53282060 kji 32358
16 b ๐ =๏ฟฝโ๏ฟฝ .๏ฟฝโ๏ฟฝ
|๏ฟฝโ๏ฟฝ |2 . ๏ฟฝโ๏ฟฝ =
2.3+1.4
32+42. (34) =
10
25(34) =
2
5(34)
Jadi, ๐ = 2
5(34)
17 c baaabaa = a a cos 0o + a b cos
= 6 . 6 . 1 + 6 . 15 . 0,7
= 99
18 c
b
ba 8
222 40
448028
p
p
16
1688
2
p
p
16
)168(64
2
2
p
p
22 )2(64)16(64 pp
4416 22 ppp
124 p
3p
Jadi, nilai dari 3p .
19 a
1
13
2123
nm
xnxmx AB
p
613
6163
nm
ynymy AB
p
813
5193
nm
znzmz AB
p
๐๐ถโโโโ โ =
1
1
4
87
65
15
๐ด๐ตโโโโ โ =
4
0
4
59
66
22
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 6
๐ =๐๐ถโโโโ โ.๐ด๐ตโโ โโ โ
|๐ด๐ตโโ โโ โ|2
2
3
24
4016
404
4
0
4
1
1
4
222
Jadi, panjang proyeksi ๐๐ถโโโโ โ pada ๐ด๐ตโโโโ โ adalah 22
3.
20 a cosbaba
3
1312122
3
12
1
2
2222222
pp
3
115333224 2 pp
2153221 pp
22 153484441 ppp
0288843 2 pp
096282 pp
0244 pp
244 pp
Skor Maksimum
Nilai: ๐๐ข๐๐๐โ ๐ ๐๐๐
๐ ๐๐๐ ๐๐๐๐ ๐๐๐ข๐๐ฅ 100
Modul Matematika Peminatan Kelas X KD 3.2
@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 7
DAFTAR PUSTAKA Anwar, Cecep. 2008. Matematika Aplikasi Jilid 3. Pusat Perbukuan Depatemen
Pendidikan Nasional. Jakarta.
Edwin J. Purcell, Dale Varberg, 1984. Kalkulus dan Geometri Analitis
(terjemahan I Nyoman Susila dkk), Penerbit Erlangga, Jakarta.
Leonard I. Holder, James DeFranza, Jay M. Pasachoff, 1988. Multivariabel Calculus,
Brooks/Cole Pub. Co., California.
B.K. Noormandiri dan Endar Sucipto, 1994. Matematika SMU untuk kelas 3
Program IPA , Penerbit Erlangga, Jakarta
Raharjo, Marsudi. 2009. Vektor. PPPPTK Matematika. Yogyakarta.
Wirodikromo, S. 2006. โ Matematika Untuk SMA Kelas XII Program Studi Ilmu Alam.
Penerbit : Erlangga, Jakarta.