Himpunan 1 Tujuan : 2 • memahami pengertian matematika diskrit • mengenal ruang lingkup kajian matematika diskrit dan penerapannya Pokok Bahasan 3 Pengantar matematika diskrit konsep dasar himpunan Apakah Matematika Diskrit itu? 4 Cabang matematika yang mempelajari objek-objek diskrit. Apa yang dimaksud dengan kata diskrit (discrete)? Benda disebut diskrit jika: - terdiri dari sejumlah berhingga elemen yang berbeda, atau - elemen-elemennya tidak berkelanjutan (uncontinue). Contoh: himpunan bilangan bulat (integer) , graf, pohon Lawan kata diskrit: kontinyu atau menerus 5 (continuous). Contoh: himpunan bilangan riil (real) Kenapa penting belajar matematika diskrit ? Komputer digital bekerja secara diskrit. Informasi yang disimpan dan dimanipulasi oleh komputer adalah dalam bentuk diskrit. Matematika diskrit merupakan ilmu fondasinya dalam pendidikan informatika. Matematika diskrit 6 memberikan fondasi matematis untuk kuliah-kuliah lanjut di informatika. algoritma, struktur data, basis data, otomata dan teori bahasa formal, jaringan komputer, keamanan komputer, sistem operasi, teknik kompilasi, dsb. Matematika diskrit adalah matematika yang khas informatika Matematika-nya orang Informatika... 7 Set atau Himpunan adalah bentuk dasar matematika yang paling banyak digunakan di teknik informatika Salah satu topik yang diturunkan dari Himpunan adalah Class atau collection Definisi 8 Himpunan (set) adalah kumpulan objek-objek yang berbeda. Objek di dalam himpunan disebut elemen, unsur, atau anggota. HMJTI adalah contoh sebuah himpunan, di dalamnya berisi anggota berupa mahasiswa. Tiap mahasiswa berbeda satu sama lain. Notasi himpunan 9 Himpunan dinyatakan dg huruf capital misal : A, B, G Sedangkan elemennya dg huruf kecil a, b, c..,1,2,.. Penulisan Himpunan 10 1. Enumerasi menyebutkan semua anggota dari himpunan tersebut. contoh : Himpunan tiga bilangan ganjil pertama: A = {1,3,5}. Keanggotaan Himpuan x A : x merupakan anggota himpunan A; x A : x bukan merupakan anggota himpunan A. Contoh 2. Misalkan: A = {1,3,5,8}, R = { a, b, {a, b, c}, {a, c} }, K = {{}} maka 1 A, {a, b, c} R, sedangkan c R , {} K, sedangkan {} A 11 Beberapa simbol baku pada himpunan N = himpunan bilangan alami (asli) = { 0,1, 2, 3,... } Z = himpunan bilangan bulat = { ..., -2, -1, 0, 1, 2, ... } Q = himpunan bilangan rasional R = himpunan bilangan riil C = himpunan bilangan kompleks sedangkan U menyatakan himpunan semesta. Contoh: Misalkan U = {a, b, c, d, e} dan A adalah himpunan bagian dari U, dengan A = {a, d, e}. 12 3. Notasi Persyaratan A = {x | persyaratan x} contoh : A adalah himpunan bilangan asli yang kecil dari 10 A = { x | x ≤ 10 dan x ∈ N } atau A = { x ∈ N | x ≤ 10 } yang ekivalen dengan A = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10} Diagram Venn 13 untuk menyatakan relasi antar himpunan Misal U = {1, 2, …, 7, 8}, A = {1, 2, 3, 5} dan B = {2, 5, 6, 8}. maka notasi dalam diagram Venn: U A 1 3 B 2 5 7 8 6 4 dinyatakan sebagai anggota himpunan lain. 14 Contoh : a. Misalkan, M = { mahasiswa AMIKOM } M1 = { mahasiswa anggota HMJTI} M2 = { mahasiswa anggota AFC} M3 = { mahasiswa anggota AMO} Dengan demikian, M = { M1, M2, M3 } b. Bila P1 = {x, y}, P2 = { {x, y} } atau P2={P1}, Sementara itu, P3 = {{{x, y}}}, maka x ∈ P1 dan y ∉ P2, sehingga P1 ∈ P2 , sedangkan P1 ∉ P3, tetapi P2 ∈ P3 Himpunan Berhingga (Finite Set) 15 Himpunan yang mempunyai anggota berhingga disebut himpunan berhingga (finite set) Sembarang himpunann yang anggotanya tak berhingga disebut himpunan tak berhingga(infinite set) contoh A={a,b,c,d,e,f} adalah finite set, sedangkan Z adalah infinite set. Kardinalitas 16 menyatakan banyaknya anggota dari himpunan Notasi: n(A) atau A contoh : (i) B = { x | x merupakan bilangan prima lebih kecil dari 10}, atau B = {2, 3, 5, 7} maka B = 8 (iii) A = {t, {t}, {{t}},{{{t}}} }, maka A = 4 Himpunan kosong (null set) 17 Himpunan yang tidak mempunyai anggota atau kardinalitasnya = 0 contoh A ={x|x bilangan bulat x2 + 1 = 0} maka n(A)= 0 notasi himpunan kosong {} atau Ø Himpunan Bagian (Subset) 18 Himpunan A disebut himpunan bagian (subset) dari himpunan B jika dan hanya jika setiap anggota A merupakan anggota dari B. Dalam hal ini, B dikatakan superset dari A. Notasi: A B Diagram Venn: U A B 19 Catatan : A dan A A, maka dan A disebut himpunan bagian tak sebenarnya (improper subset) dari himpunan A. Contoh: A = {a,b,c}, maka {a,b,c} dan adalah improper subset dari A. Contoh. (i) { a, b, c} {a, b, c, d, e} 20 (ii) { a, b, c} {a, b, c } (iii) N Z R C (iv) Jika A = { (x, y) | x + y < 4, x 0, y 0 } dan B = { (x, y) | x + y < 2, x 0 dan y 0 }, maka B A. TEOREMA 1. Untuk sembarang himpunan A berlaku hal-hal sebagai berikut: (a) A adalah himpunan bagian dirinya sendiri (yaitu, A A). (b) Himpunan kosong merupakan himpunan bagian dari setiap himpunan (dalam hal ini A ( A)). (c) Jika A B dan B C, maka A C 21 Catatan : A B tidak sama dengan A B Pada : A B : A adalah himpunan bagian dari B tetapi A B. A adalah himpunan bagian sebenarnya (proper subset) dari B. Contoh: {a} dan {b,c} adalah proper subset dari {a,b,c} sedangkan : A B : digunakan untuk menyatakan bahwa A adalah himpunan bagian (subset) dari B yang memungkinkan A = B. Himpunan yang Ekivalen 22 Himpunan A disebut ekivalen dengan himpunan B jika dan hanya jika kardinal dari kedua himpunan tersebut sama. Notasi : A ~ B A = B A = { 1,2,3,4} dan B = { ali, budi, joko,tuti }, maka A ~ B sebab A = B = 4 Himpunan yang Sama 23 A = B jika dan hanya jika setiap anggota A merupakan anggota B dan sebaliknya setiap anggota B merupakan anggota A.. Jika tidak demikian, maka A B. Notasi : A = B A B dan B A Himpunan Kuasa 24 Himpunan kuasa (power set) dari himpunan A adalah suatu himpunan yang anggotanya merupakan semua himpunan bagian dari A, termasuk himpunan kosong dan himpunan A sendiri. Notasi : P(A) atau 2A Jika A = m, maka P(A) = 2m. Contoh 12. Jika A = { 1, 2 }, maka P(A) = { , { 1 }, { 2 }, { 1, 2 }} Contoh 13. Himpunan kuasa dari himpunan kosong adalah P() = {}, dan himpunan kuasa dari himpunan {} adalah P({}) = {, {}}. Himpunan Saling Lepas 25 Dua himpunan A dan B dikatakan saling lepas (disjoint) jika keduanya tidak memiliki anggota yang sama. Notasi : A // B Diagram Venn: U A B Contoh 11. Jika A = { x | x P, x < 8 } dan B = { 10, 20, 30, ... }, maka A // B. Operasi Terhadap Himpunan 26 1. Irisan (intersection) Notasi : A B = { x x A dan x B } Contoh (i) Jika A = {a,b,c,d,e} dan B = {c,e,f,g}, maka A B = {c,e} (ii) Jika A = { 1,2,3} dan B = { 4,5}, maka A B = . Artinya: A // B 2. Gabungan (union) 27 Notasi : A B = { x x A atau x B } Contoh: (i) Jika A = { a, b, c} dan B = { b,c,d,e }, maka A B = { a,b,c,d,e } (ii) A = A 28 5. Beda Setangkup (Symmetric Difference) Notasi: A B = (A B) – (A B) = (A – B) (B – A) Contoh 19. Jika A = { 2, 4, 6 } dan B = { 2, 3, 5 }, maka A B = { 3, 4, 5, 6 } 3. Komplemen (complement) 29 Notasi : A = { x x U, x A } Contoh Misalkan U = { 1, 2, 3, ..., 7 }, (i) jika A = {1, 3, 4, 6}, maka A = {2, 5, 7} (ii) jika A = { x | x/2 P, x < 7 }, maka A = { 1, 3, 5, 7, } 4. Selisih (difference) 30 Notasi : A – B = { x x A dan x B } = A B Contoh. (i) Jika A = { a, b, c,d,e,f} dan B = { c,d,f}, maka A – B = { a,b,e} dan B – A = (ii) {1, 3, 5} – {1, 2, 3} = {5}, tetapi {1, 2, 3} – {1, 3, 5} = {2} 31 TEOREMA 2. Beda setangkup memenuhi sifat-sifat berikut: (a) A B = B A (hukum komutatif) (b) (A B ) C = A (B C ) (hukum asosiatif) Contoh 20. Misalkan 32 U = himpunan mahasiswa P = himpunan mahasiswa yang nilai ujian UTS di atas 80 Q = himpunan mahasiswa yang nilain ujian UAS di atas 80 Seorang mahasiswa mendapat nilai A jika nilai UTS dan nilai UAS keduanya di atas 80, mendapat nilai B jika salah satu ujian di atas 80, dan mendapat nilai C jika kedua ujian di bawah 80. (i) “Semua mahasiswa yang mendapat nilai A” : P Q (ii) “Semua mahasiswa yang mendapat nilai B” : P Q (iii) “Ssemua mahasiswa yang mendapat nilai C” : U – (P Q) 33 6. Perkalian Kartesian (cartesian product) Notasi: A B = {(a, b) a A dan b B } Contoh. (i) Misalkan C = { 1, 2, 3 }, dan D = { a, b }, maka C D = { (1, a), (1, b), (2, a), (2, b), (3, a), (3, b) } (ii) Misalkan A = B = himpunan semua bilangan riil, maka A B = himpunan semua titik di bidang datar 34 Catatan: 1. Jika A dan B merupakan himpunan berhingga, maka: A B = A . B. 2. (a, b) (b, a). 3. A B B A dengan syarat A atau B tidak kosong. Pada Contoh 20(i) di atas, C = { 1, 2, 3 }, dan D = { a, b }, D C = {(a, 1), (a, 2), (a, 3), (b, 1), (b, 2), (b, 3) } C D = { (1, a), (1, b), (2, a), (2, b), (3, a), (3, b) } D C C D. 4. Jika A = atau B = , maka A B = B A = Contoh. Misalkan 35 A = himpunan makanan = { s = soto, b = bakso, n = nasi goreng, m = mie ayam} B = himpunan minuman = { c = coca-cola, t = teh, d = es jeruk} Berapa banyak kombinasi makanan dan minuman yang dapat disusun dari kedua himpunan di atas? Jawab: A B = AB = 4 3 = 12 kombinasi dan minuman, yaitu {(s, c), (s, t), (s, d), (b, c), (b, t), (b, d), (n, c), (n, t), (n, d), (m, c), (m, t), (m, d)}. 36 Contoh. Daftarkan semua anggota himpunan berikut: (a) P() (b) P() (c) {} P() (d) P(P({3})) Penyelesaian: (a) P() = {} (b) P() = (ket: jika A = atau B = maka A B = ) (c) {} P() = {} {} = {(,)) (d) P(P({3})) = P({ , {3} }) = {, {}, {{3}}, {, {3}} } Perampatan Operasi Himpunan 37 n A1 A2 ... An Ai i 1 n A1 A2 ... An Ai i 1 n A1 A2 ... An i1 Ai n A1 A2 ... An Ai i 1 Contoh 22. 38 (i) A (B1B2 ... Bn) = (A B1) (A B2) ... (A Bn) A ( B ) ( A B ) n i 1 n i i 1 i (ii) Misalkan A = {1, 2}, B = {a, b}, dan C = {, }, maka A B C = {(1, a, ), (1, a, ), (1, b, ), (1, b, ), (2, a, ), (2, a, ), (2, b, ), (2, b, ) } daftar pustaka 39 Munir, Rinaldi, Matematika Diskrit, Edisi kedua,Penerbit Informatika Bandung,2001