Rabu, 26 September 2018

Ayo Belajar Determinan Metode Chio

DETERMINAN METODE CHIO
Determinan merupakan suatu fungsi dari himpunan semua matriks persegi ke himpunan semua bilangan real. Determinan matriks A biasanya dinyatakan oleh |A| atau det(A). Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk menentukan determinan matriks yaitu metode SarrusEkspansi Kofaktor, dan Kondensasi (Penyusutan) CHIO. Kondensasi CHIO merupakan salah satu metode yang dapat digunakan dalam menentukan determinan matriks yang memiliki ordo n \times n dengan n \geq 3.
Kondensasi CHIO menyusutkan determinan matriks ordo n \times n menjadi ordo (n-1) \times (n-1) dan dikalikan dengan elemen a_{11}. Proses kondensasi ini berakhir pada determinan matriks ordo 2 \times 2Tanpa mengurangi perumuman, dalam tulisan ini menggunakan matriks persegi dengan syarat elemen a_{11} \neq 0. Apabila nilai elemen a_{11} = 0 maka dilakukan proses operasi baris/kolom yaitu menukarkan baris/kolom pada determinan matriks untuk memperoleh a_{11} \neq 0.
Perhatikan untuk matrik dengan ordo 3 \times 3. Persamaan yang digunakan untuk metode CHIO ini sebagai berikut.
det(A) = \dfrac{1}{(a_{11})^{3-2}} \begin{vmatrix} \begin{vmatrix} a_{11} &  a_{12}\\ a_{21} & a_{22} \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} a_{11} &  a_{13}\\ a_{21} & a_{23} \end{vmatrix}\\ &\\ \begin{vmatrix} a_{11}  & a_{12}\\ a_{31} & a_{32} \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} a_{11}  & a_{13}\\ a_{31} & a_{33} \end{vmatrix} \end{vmatrix}
Selanjutnya untuk matrik dengan ordo 4 \times 4. Persamaan yang digunakan untuk metode CHIO ini sebagai berikut.
det(A) = \dfrac{1}{(a_{11})^{4-2}} \begin{vmatrix} \begin{vmatrix} a_{11} &  a_{12}\\ a_{21} & a_{22} \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} a_{11} &  a_{13}\\ a_{21} & a_{23} \end{vmatrix} & \begin{vmatrix}  a_{11} & a_{14}\\ a_{21} & a_{24} \end{vmatrix}\\ &&\\  \begin{vmatrix} a_{11} & a_{12}\\ a_{31} & a_{32} \end{vmatrix} &  \begin{vmatrix} a_{11} & a_{13}\\ a_{31} & a_{33} \end{vmatrix} &  \begin{vmatrix} a_{11} & a_{14}\\ a_{31} & a_{34}  \end{vmatrix}\\ &&\\ \begin{vmatrix} a_{11} & a_{12}\\ a_{41} &  a_{42} \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} a_{11} & a_{13}\\ a_{41} &  a_{43} \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} a_{11} & a_{14}\\  a_{41} & a_{44} \end{vmatrix}\\ \end{vmatrix}
Apabila ukuran matriksnya diperluas atau diperumum menjadi n \times n, maka diperoleh persamaan untuk metode CHIO adalah sebagai berikut.
det(A) = \dfrac{1}{(a_{11})^{n-2}} \begin{vmatrix} \begin{vmatrix} a_{11} &  a_{12}\\ a_{21} & a_{22} \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} a_{11} &  a_{13}\\ a_{21} & a_{23} \end{vmatrix} & \ldots & \begin{vmatrix}  a_{11} & a_{1n}\\ a_{21} & a_{2n} \end{vmatrix}\\ &&&\\  \begin{vmatrix} a_{11} & a_{12}\\ a_{31} & a_{32} \end{vmatrix} &  \begin{vmatrix} a_{11} & a_{13}\\ a_{31} & a_{33} \end{vmatrix} &  \ldots & \begin{vmatrix} a_{11} & a_{1n}\\ a_{31} & a_{3n}  \end{vmatrix}\\ &&&\\ \vdots & \vdots & \ddots &  \vdots\\ \begin{vmatrix} a_{11} & a_{12}\\ a_{n1} & a_{n2}  \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} a_{11} & a_{13}\\ a_{n1} & a_{n3}  \end{vmatrix} & \ldots & \begin{vmatrix} a_{11} & a_{1n}\\ a_{n1}  & a_{nn} \end{vmatrix}\\ \end{vmatrix}
Contoh 1.
Hitung determinan matriks A = \begin{bmatrix} -2&1&4\\ 3&-5&2\\ 5&2&1 \end{bmatrix}.
Dengan menggunakan metode CHIO, maka didapat
det(A) = \dfrac{1}{(-2)^{3-2}} \begin{vmatrix} \begin{vmatrix} -2&1\\ 3&-5  \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} -2&4\\ 3&2 \end{vmatrix}\\ &\\  \begin{vmatrix} -2&1\\ 5&2 \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} -2&4\\  5&1 \end{vmatrix} \end{vmatrix}
= \dfrac{1}{-2} \begin{vmatrix} (-5)(-2)-(3)(1) & (-2)(2)-(3)(4)\\ (-2)(2)-(1)(5) & (-2)(1)-(4)(5) \end{vmatrix}
= \dfrac{1}{-2} \begin{vmatrix} 7&-16\\ -9&-22 \end{vmatrix}
= \dfrac{1}{-2} (7 \cdot -22-(-16) \cdot -9)
= \dfrac{1}{-2} (-154-144)
= \dfrac{1}{-2} (-298)
= -149
Contoh 2.
Hitung determinan matriks B = \begin{bmatrix} 2&1&6&7\\ 3&2&4&5\\ 4&4&2&3\\ 5&6&1&4 \end{bmatrix}.
Dengan menggunakan metode CHIO, maka didapat
det(B) = \dfrac{1}{(2)^{4-2}} \begin{vmatrix} \begin{vmatrix} 2&1\\ 3&2  \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} 2&6\\ 3&4 \end{vmatrix} &  \begin{vmatrix} 2&7\\ 3&5 \end{vmatrix}\\ &&\\ \begin{vmatrix} 2&1\\  4&4 \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} 2&6\\ 4&2 \end{vmatrix} &  \begin{vmatrix} 2&7\\ 4&3 \end{vmatrix}\\ &&\\ \begin{vmatrix} 2&1\\  5&6 \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} 2&6\\ 5&1 \end{vmatrix} &  \begin{vmatrix} 2&7\\ 5&4 \end{vmatrix} \end{vmatrix}
= \dfrac{1}{2^2} \begin{vmatrix} (2)(2)-(3)(1) & (2)(4)-(3)(6) & (2)(5)-(3)(7)\\ (2)(4)-(1)(4) & (2)(2)-(4)(6) & (2)(3)-(7)(4)\\ (2)(6)-(1)(5) & (2)(1)-(6)(5) & (2)(4)-(7)(5) \end{vmatrix}
= \dfrac{1}{4} \begin{vmatrix} 1&-10&-11 \\ 4&-20&-22\\ 7&-28&-27  \end{vmatrix}
Misal C = \begin{vmatrix} 1&-10&-11 \\ 4&-20&-22\\ 7&-28&-27 \end{vmatrix}, diperoleh
det(C) = \dfrac{1}{1^{3-2}} \begin{vmatrix} \begin{vmatrix} 1&-10\\ 4&-20  \end{vmatrix} & \begin{vmatrix} 1&-11\\ 4&-22 \end{vmatrix}\\  &\\ \begin{vmatrix} 1&-10\\ 7&-28 \end{vmatrix} &  \begin{vmatrix} 1&-11\\ 7&-27 \end{vmatrix} \end{vmatrix}
= \dfrac{1}{1} \begin{vmatrix} (1)(-20)-(4)(-10) & (1)(-22)-(-11)(4)\\ (1)(-28)-(-10)(7)  & (1)(-27)-(-11)(7) \end{vmatrix}
= \begin{vmatrix} 20 & 22\\ 42 & 50 \end{vmatrix}
= (20 \cdot 50-22 \cdot 42
= 1000-924
= 76
Jadi,


det(B) = \dfrac{1}{4} det(C)


= \dfrac{1}{4} (76)
= 19

SIFAT DETERMINAN
Teorema  4. Jika A adalah sembarang matiks kuadrat, maka det (A) =det (At).
Pada bagian ini kita akan mengembangkan beberapa sifat-sifat dasar fungsi determinan. Apa yang kita lakukan disini akan memberi kita suatu wawasan yang lebih luas mengenai hubungan antara suatu suatu matriks bujur sangkar dan determinannya. Salah satu konsekuensi segera dari materi ini adalah suatu uji determinan untuk ada atau tidaknya invers suatu matriks.

1.      SIFAT-SIFAT DASAR DETERMINAN

Anggap dan B adalah matriks n x n dan k adalah sebarang scalar. Kita mulai dangan mengkaji hubungan yang mungkin antara det(A), det(B),

det(kA), det(A + B), dan det(AB)

karena semua factor umum dari setiap baris suatu matriks bisa dipindah melalui tanda setiap det, dan karena setiap baris dalam KA mempunyai suatu factor umum  k, maka kita peroleh

misalnya,  
                    


Sayangnya, secara umum tidak ada hubungan sedrhana antar determinan – determinan det(A), det(B), dan det (A+B). secara khusus,kami menekankan bahwa det(A+B) biasanya tidak  sama dengan det(A) + det(B). contoh berikut ini mengilustrasikan fakta tersebut,
            Contoh 1 Tinjau
                              




Jawab :
det(A) + det(B) = 1 + 8 = 9
 
            det(A) = (1)(5) - (2)(2) = 5 – 4 = 1 
            det(B) = (3)(3) - (1)(1) = 9 – 1 = 8
            det(A+B) = (4)(8) - (3)(3) = 32 – 9 = 23
            jadi det(A+B≠ det(A) + det(B).



SIFAT-SIFAT FUNGSI DETEREMINAN


         

 

Teorema  4. Jika A adalah sembarang matiks kuadrat, maka det (A) =det (At).
  



Pernyataan. Karena hasil ini, maka hampir tiap-tiap teorema mengenai determinan yang mengandung perkataan baris dalam pernyataannya akan benar juga bila perkataan “kolom” disubstitusikan untuk “baris”. Untuk membuktikan pernyataan kolom, kita hanya perlu mentranspos (memindahkan) matriks yang di tinjau untuk mengubah pernyataan kolom tersebut pada pernyataan baris, dan kemudian menerapkan hasil yang bersesuaian yang sudah kita ketahui untuk baris.
Contoh
Hitunglah determinan dari

Determinan ini dapat di hitung seperti sebelumunya dengan menggunakan operasi baris elementer untuk mereduksi A pada bentuk eelon baris. Sebaliknya, kita dapat menaruh A pada bentuk segitiga bawah dalam satu langkah dengan menambahkan -3 kali kolom pertama pada kolom keempat untuk mendapatkan

Contoh ini menunjukkan bahwa selalu merupakan hal yang bijaksana untuk memperhatikan operasi kolom yang tepat yang akan meringkaskan perhitungan tersebut.
Misalkan A dan B adalah matriks-matriks n x n dan k adalah sebarang skalar. Kita karang meninjau hubungan yang mungkin di antara det(A), det(B), dan 

det(kA), det(A + B), dan det(AB)

karena sebuah faktor bersama dari sebarang baris matriks dapat dipindahkan melalui tanda det, dan karena setiap baris n baris dalam kA mempunyai factor bersama sebesr k, maka kita dapatkan
det(kA) kn det(A)




Teorema 5.  Misalkan A, A’, dan A” adalah matiks n x n yang hanya berbeda dalam garis tunggal, katakanlah baris ke r, dan anggaplah bahwa baris ke r dari A” dapat diperoleh dengan menambahkan entri-entri yang bersesuaian dalam baris ke r dari A dan dalam baris ke r dari A’. Maka
det(A”) = det (A) + det (A’)
Hasil yang serupa berlaku untuk kolom-kolom itu.
  





Contoh 
Dengan menghitung determinan, anda dapat memeriksa bahwa


Teorema 6.  Jika A dan B adalah matriks kuadrat yang ukurannya sama, maka
det(AB) = det(A)det(B)
 
  



Contoh
Tinjaulah matriks-matriks                   
                       
Kita peroleh det(A) det(B) = (1) (-23) = -23. Sebaliknya dengan perhitungan langsung maka det(AB) = -23, sehingga det(AB) = det(A) det(B).


Teorema 7.  Sebuah matriks A kuadrat dapat di balik jika dan hanya jika det(A) ¹0
 
  


Contoh
Karena baris pertama dan baris ketiga dari
                                    
Sebanding, maka det(A) = 0, jadi A tidak dapat dibalik