1 TRANSFORMASI LINEAR Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Aljabar Linear Dosen Pengampu : Abdul Aziz Saefudin, M.Pd Disusun oleh : Kelompok 7/ Kelas III A2 Endar Alviyunita 13144100094 Ahmat Sehari --------------- Kunikatus Sangadah 151441000-- Nur Lailatus Shofiah 15144100060 PROGAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS PGRI YOGYAKARTA 2016
29
Embed
TRANSFORMASI LINEAR · PDF file1 TRANSFORMASI LINEAR Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Aljabar Linear Dosen Pengampu : Abdul Aziz Saefudin, M.Pd Disusun oleh : Kelompok 7/ Kelas
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
TRANSFORMASI LINEAR
Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Aljabar Linear
Dosen Pengampu : Abdul Aziz Saefudin, M.Pd
Disusun oleh :
Kelompok 7/ Kelas III A2
Endar Alviyunita 13144100094
Ahmat Sehari ---------------
Kunikatus Sangadah 151441000--
Nur Lailatus Shofiah 15144100060
PROGAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS PGRI YOGYAKARTA
2016
2
TRANSFORMASI LINIER
A. Transformasi Linier dari nR ke
mR
Jika pada suatu fungsi f dengan nR sebagai domain dan
mR sebagai
kodomain ( m dan n mungkin sama) sehingga dapat dinyatakan bahwa
fungsi f memetakan nR ke
mR dengan notasi : n mf R R
Jika kita menotasikan suatu transformasi dengan T , maka
: n mT R R yang didefinisikan oleh persamaan-persamaan berikut:
1 11 1 12 2 1 ... n nw a x a x a x
2 21 1 22 2 2 ... n nw a x a x a x
.
.
1 1 2 2 ... m m m mn nw a x a x a x
Dalam notasi matriks
11 12 11 1
2 21 22 2 2
1 2
n
n
m nm m mn
a a aw x
w a a a x
w xa a a
Atau w Ax
B. Pengertian Transformasi Linier Secara Umum
Setelah mengetahui transformasi linier dari nR ke
mR , kita telah
menunjukkan bahwa sebuah transformasi : n mT R R adalah linier jika dan
hanya jika kedua hubungan T u v T u T v dan
T ku kT u
Berlaku untuk semua vektor u dan v pada nR dan setiap skalar k
Bentuk tersebut dapat juga didefinisikan :
Jika : T V W adalah sebuah fungsi dari ruang vektor v kedalam
ruang vektor w maka T dinamakan transformasi linier jika:
3
(i) T u v T u T v untuk semua vektor u dan v di V
(ii) T ku kT u untuk semua vektor u didalam V dan semua
skalar k
f
Diagram Venn
C. Contoh-contoh Transformasi Linier
1. Pemetaan Nol
Pemetaan Nol adalah fungsi yang memetakan setiap vektor di V
ke vektor nol. Misalkan : T V W dengan 0T x adalah
pemetaan yang menghubungkan vektor nol 0 W ke setiap vektor v V
. Untuk sebarang vektor ,u v V maka
0T u v
0 0T u v
T u v T u T v
0T ku
Oleh karena itu, T transformasi linier .0T ku k
T ku kT u
2. Pemetaan Identitas
u
u
u+v
ku
k
T(u)
T(v)
T(u+v)
T(ku)
k
4
Pemetaan identitas adalah fungsi yang memetakan v ke dirinya
sendiri .
Pemetaan : T V V yang didefinisakan oleh T v V , biasanya
dinotasikan oleh I.
Perhatikan pemetaan identitas : I V V , dengan , ,T x y x y yang
memetakan tiap v V ke dirinya sendiri. Maka untuk sebarang ,u v V
vektor kita mempunyai
I u v u v I u I v
Ambil u V dan k skalar, maka
I ku ku
I ku kI u
Jadi, I transformasi linier.
3. Pemetaan Konstan
Pemetaan konstan adalah suatu fungsi yang menghasilkan suatu
konstanta (tetapan). Pemetaan : T V W yang didefinisikan oleh
= T u c . Dengan u V dan c adalah suatu konstanta. Karena suatu
konstanta tidak bisa menjadi suatu vektor, maka pemetaan konstan bukan
merupakan suatu transformasi linier.
Bukti:
Misalkan 2 : T R C adalah fungsi yang didefinisikan oleh
,T v x y dengan ,v x y di 2R dan C R . Tunjukkan apakah T
merupakan suatu transformasi linier!
Misalkan 1 1, u x y dan 2 2, v x y
1 1 2 2 , , T u v T x y x y
1 2 1 2 , T x x y y
1 2 1 2,x x y y
5
1 1 2 2, , x y x y
T u T v
c
Karena syarat pertama tidak terpenuhi, maka T bukan merupakan suatu
transformasi linear.
4. Pemetaan dari 2R ke
2R
Misalkan 2 2: T R R adalah fungsi yang didefinisikan oleh
2 ,T v x y dengan ,v x y di 2R ,Buktikan bahwa T merupakan
transformasi linear!
Bukti :
2 2: T R R
2 ,T v x y
1 1 2 2
1 1 2 2
1 2 1 2
1 2 1 2
1 2 1 2
1 2 1 2
1 1
, ,
( ) , ,
,
2 ,
2 2 ,
2 2 ,
2
(
( )
( )
, 2
Misalkan u x y dan v x y
i T u v T x y x y
T x x y y
x x y y
x x y y
x x y y
x y
2 2,
x y
T u T v
5. Pemetaan dari 3R ke R
1, 1
1 1
1 1
( )
2 ,
2 ,
ii T ku T kx ky
k x k y
k x y
k T u
6
Periksa linearitas transformasi, 3: T R R dengan
, , !T x y z x y z
Penyelesaian :
3: T R R
, , T x y z x y z !
Misalkan 1 1 1 u x y z , 2 2 2 v x y z
1 1 1 2 2 2
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2 1 2
1 1 1 2 2 2
( )
, ,
, ,
() ) (
i T u v T x y z x y z
T x x y y z z
x x y y z z
x y z x y z
T u T v
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
( )
(
, ,
,
, )
ii T ku T kx ky kz
T kx ky kz
kx ky kz
k x y z
kT x y z
k T u
Dengan demikian, T transformasi linear
6. Pemetaan dari R ke 2R
Periksa linearitas transformasi, 2:T R R dengan
. !T x y x y
Misalkan 8x y maka,
8x y 1,7
2,6
7
(...,...)
Karena fungsi di atas mempunyai banyak pemetaan, sehingga T bukan
merrupakan suatu transformasi linear.
Contoh:
1. Apakah fungsi , 2 3T x y x y merupakan transformasi
linear?
Penyelesaian :
2: T R R
, 2 3 )(x y x y
Misalkan 1, 1u x y dan 2 2,v x y
1, 1 2 2( ) ,i T u v T x y x y
1 2 1 2 ,T x x y y
1 2 1 22 3 x x y y
1 2 1 22 3 3x x y y
1 1 2 22 3 3x y x y
1 1 2 22 3 3T x y T x y
2 23T u T x y
2 23T x y T v
1 1( ) 2 3ii T ku T k kx ky
1 12 3kT x ky
( )kT u
Karena pada pembuktian pertama tidak terbukti, maka T bukan
merupakan transformasi linear.
Contoh penyangkal
Misalkan : 2,3 , 5u k maka,
8
2, 3T ku T K K
5.2 , 5,3T
10,15T
2 3.10 15 17
Sedangkan untuk 5Kt u T u
5kT u T u
5 2,3T
5 2 3.2 3
5 5 25
( )T ku kT u
17 25
Jadi fungsi yang diberikan diatas bukan transformasi linear
D. Sifat-sifat Transformasi Linear
Jika :T V W adalah sebuah transformasi linear, maka 1v dan 2v
sebarang pada V dan skalar 1c dan 2c sebarang, kita memperoleh
Dan secara lebih umum, jika 1 2 ,, ,......, nv v v adalah vektor-vektor pada V dan
1 2, ,........., nc c c adalah skalar maka
1 1 2 2 1 1 2 2( ... ) ( ) ( ) ... ( )n n n nT c v c v c v c T v c T v c T v ... (1)
Rumus (1) terkadang diuraikan dengan sebutan transformasi linear yang
mempertahankan kombinasi linear. Teorema berikut ini mencantumkan tiga
sifat dasar yang umum untuk semua transformasi linear.
Teorema 8.1.1
Jika :T V W adalah sebuah transformasi linear, maka :
9
(a) (0) 0T
(b) ( ) ( )T v T v untuk semua v pada V
(c) ( ) ( ) ( )T v w T v T w untuk semua v dan w pada V
Bukti : Misalkan v adalah vektor sebarang pada .V Karena 0 0v , kita
memperoleh :
(a) (0) (0 ) 0 ( ) 0T T v T v
(b) ( ) (( 1) ) ( 1) ( ) ( )T v T v T v T v
Akhirnya, ( 1) ;v w v w sehingga,
(c) ( ) ( ( 1) )T v w T v w
( ) ( 1) ( )T v T w
( ) ( )T v T w
Dengan kata lain, bagian (a) dari teorema di atas menyatakan bahwa
sebuah transformasi linear memetakan 0 ke 0. Sifat ini sangat bermanfaat
untuk mengidentifikasi transformasi-transformasi yang tidak linear. Sebagai
contoh , jika 0x adalah sebuah vektor tak nol tetap pada 2R , maka
transformasi 0( )T x x x .
Memiliki efek geometrik untuk mentranslasikan setiap titik pada x ke
arah yang sejajar dengan 0x sejauh 0x (Gambar 8.14). Hal ini bukan
merupakan sebuah transformasi linear karena 0(0)T x , sehingga T tidak
memetakan 0 ke 0 .
E. Karnel dan Jangkauan
1. Kernel dari transformasi.
Misal :T V W merupakan transformasi linear, maka kernel (Inti/Ruang
10
nol) dari T adalah himpunan vektor di V yang dipetakan ke vektor o W
oleh T. Kernel dari transformasi T dinotasikan dengan
) ) ,( (K T ver oT v oV W │ .
Untuk memperjelas pengertian dari kernel suatu transformasi, perhatikan
transformasi T yang diberikan oleh gambar 1 berikut:
Gambar 1
Dari gambar 1 nampak bahwa kernel dari trasformasi T diberikan
1( ) ,Ker T o v sebab kedua vector o dan 1v dipetakan terhadap vektor
nol.
F. Jangkauan dari transformasi
Misal :T V W merupakan transformasi linear, maka Jangkauan/Range
dari T yaitu himpunan vektor di W yang merupakan bayangan atau peta
dari paling sedikit satu vektor di V. Jangkauan dari T dinotasikan dengan
( ), Im(T) ( ) ( ) ,R T R T w W T v w v V │
Contoh karnel dan jangkuan
a. :T R R adalah transformasi linear yang dirumuskan oleh
2T x x untuk setiap .x R
Apakah vektor berikut terletak dalam ker( )T dan ( )R T
1) (0)
Penyelesaian :
(0) ( 2.0) (0)T
11
Jadi (0) terletak dalam ker( )T
Dari vektor tersebut diperoleh SPL :
(x) 2 0T x
Dari SPL tersebut diperoleh 0x , sehingga (0)T terletak dalam
( )R T
2) (1)
Penyelesaian:
(1) ( 2.1) ( 2)T
Jadi (1) tidak terletak dalam ker( )T
Dari vektor tersebut diperoleh SPL:
( ) 2 1T x x
Dari SPL tersebut diperoleh 1
2x
sehingga (1)T terletak dalam
( )R T .
b. 2 2:T R R adalah transformasi linear yang dirumuskan oleh
), (2 2 ,T x y x y x y untuk setiap ( )x R .
Apakah vektor ( 1,1) terletak dalam ker T dan R T
Penyelesaian :
1,1 2 2, 1 1 0,0T
Jadi ( 1,1) terletak dalam ker T
Dari vektor tersebut diperoleh SPL :
2 2 1
1
x y
x y
11 12 1
21 22 2
2; 2; 1
1; 1; 1
a a b
a a b
21 22
11 12
1
2
a a
a a dan 2 21 22 2
1 11 12 1
1b a a b
b a a b
Jadi, 1,1T tidak terletak dalam R T
c. 3 3:T R R adalah transformasi linear yang dirumuskan oleh
12
( , , ) (2 2 , 2 2 , )T x y z x y z x y z x y untuk setiap ( )x R
Apakah vektor (2,2,1) terletak pada ker (T) dan R(T)
Penyelesaian :
(2,2,1) (4 2 2,2 4 2,2 2) (0, 4,0)T
Jadi, vektor (2,2,1) tidak terletak pada ker (T).
Dari vektor tersebut diperoleh SPL :
2 2 2
2 2 2
1
x y z
x y z
x y
Dari SPL tersebut dengan menggunakan metode Cramer diperoleh
12
1,
2x y ,dan 1
4z
Ini berarti (2,2,1)T terletak dalam R(T)
Teorema 2
Jika :T V W adalah sebuah transformasi linear, maka :
(a) Kernel dari T adalah subruang dari V
(b) Jangkauan dari T adalah subruang dari W
Bukti :
(a) Berdasarkan teorema 1, vektor 0 berada didalam ker (T), sehingga
himpunan ini mengandung setidaknya satu vektor misalkan 1v dan
2v
adalah vektor-vektor didalam ker(T), dan misalkan k adalah skalar
sebarang, maka:
1 2 1 2( ) ( ) ( ) 0 0 0T v v T v T v
Sehingga 1 2v v terletak pada ker (T), dan
1 1( ) ( ) 0 0T kv kT v k
Sehingga 1kv terletak pada ker(T)
(b) Karena T(0)=0 , terdapat setidaknya satu vektor pada R(T). Misalkan 1w
dan2w adalah vektor-vektor di dalam jangkauan dari T, dan k adalahskalar
sebarang. Untuk membuktikan hal tersebut, harus ditunjukkan bahwa
13
1 2w w dan 1kw terletak didalam jangkauan dari T. Dengan menemukan
vektor a dan vektor b pada V sedemikian rupa sehingga 1 2( )T a w w dan
1( )T b kw karena 1w dan
2w berada didalam jangkauan dari T, terhadap
vektor-vektor a1dan a
2 dan V sedemikian rupa sehingga
1 1( )T a w dan
2 2( )T a w
Jika 1 2a a a dan 1b ka maka:
1 2 1 2 1 2
1 1 1
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
T a a a T a T a w w
T b T ka kT a kw
Definisi 2
Jika :T V W adalah sebuah transformasi linear, maka dimensi range dari T
disebut sebagai rank dari T (rank of T) dan dinotasikan dengan rank (T);
dimensi karnelnya disebut nulitas dari T (nulity of T) dan dinotasikan dengan
nuitas (T) jangkauan T adalah ruang kolom dari A.
Karnel T adalah ruang pemecahan 0Ax sehingga :
Rank (T)=dim(ruang kolom A)=rank(A)
Nulitas(T)=dim(ruang pemecahan 0Ax )
Teorema 4 (Teorema dimensi)
Jika :T V W adalah sebuah transformasi linear dari ruang vektor V yang
berdimensi n kepada sebuah ruang vektor W, maka:
Rank dari T nulitas dari T n
Dengan kata lain, teorema ini menyatakan bahwa rank + nulitas dari
transformasi linear sama dengan dimensi domainnya. dalam kasus khusus
dimana ,n mV R W R dan :T V W merupakan perkalian oleh sebuah
matriks A yang berukuran m x n dan Rank(A) + dim (ruang pemecahan Ax =
0) = n
Contoh soal:
14
Tentukan rank dan nulitas dari transformasi linear 2 3:T P P yang