BAGIAN 1 PERTIDAKSAMAAN SUKU BANYAK (POLINOM) Pertidaksamaan atau pertaksamaan adalah pernyataan yang berbentuk a b (dibaca: “a kurang dari b”), a b (dibaca: “a kurang dari atau sama dengan b”), a b (dibaca: “ a lebih dari b”), dan a b (dibaca: “a lebih dari atau sama dengan b). Berdasarkan uraian tersebut dapat dikemukakan bahwa Pertidaksamaan dalam matematika adalah kalimat/pernyataan matematika yang menunjukkan perbandingan ukuran dua objek atau lebih. Pertidaksamaan yang dibahas meliputi pertidaksamaan suku banyak, pertidaksamaan pecahan atau pertidaksamaan berbentuk hasil bagi, pertidaksamaan bentuk akar, dan pertidaksamaan mutlak. Suatu fungsi P yang didefinisikan oleh persamaan Px a0 x n a1x n1 a2 x n2 ... an1x an dengan a0 , a1, a2 ,..., an R ; a0 0 ; n adalah bilangan cacah disebut suku banyak atau polinom. Bilangan real a0 , a1, a2 ,..., an disebut koefisien suku banyak, n disebut derajat suku banyak, dan bilangan real a0 0 sebagai koefisien dari x yang berpangkat tertinggi disebut koefisien pemuka (leading coefficient). Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa suku banyak Px adalah suku banyak berderajat n dengan koefisien real dan variabel (peubah) x. Suku banyak ini sering kali ditulis dengan lambing Pn x . Selanjutnya, pertidaksamaan suku banyak adalah bentuk aljabar yang ekuivalen dengan Px 0 , Px 0 , Px 0 , atau Px 0 . Perhatikan pertidaksamaan suku banyak Px 0 , dengan tanda pertidaksamaan < dapat diganti oleh 0 , 0 , atau 0 . 1. Jika n 1 , maka pertidaksamaan suku banyak tersebut mempunyai bentuk Px ax b 0 (tanda pertidaksamaan < dapat diganti oleh 0 , 0 , atau 0 ) dengan a, b R dan a 0 disebut pertidaksamaan linear. 2. Jika n 2 , maka pertidaksamaan suku banyak tersebut mempunyai bentuk Px ax2 bx c 0 (tanda pertidaksamaan < dapat diganti oleh 0 , 0 , atau 0 ) dengan a, b, c R dan a 0 disebut pertidaksamaan kuadrat. 1 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 3. Jika n 2 , maka pertidaksamaan suku banyak Px 0 (tanda pertidaksamaan < dapat diganti oleh 0 , 0 , atau 0 ) disebut pertidaksamaan kubik (pangkat tiga), kuartik (pangkat empat), kuintik (pangkat lima) dan seterusnya. 1. Pertidaksamaan Linear a. Bentuk Umum Pertidaksamaan Linear Pertidaksamaan linear adalah bentuk aljabar yang ekuivalen dengan ax b yang benilai negatif (< 0), tak positif ( 0 ) , positif (> 0) atau tak negatif ( 0 ), dengan a 0 . Dengan demikian, setiap bentuk berikut ini, ax b 0, a 0 ax b 0, a 0 ax b 0, a 0 ax b 0, a 0 dengan a dan b konstanta real adalah pertidaksamaan linear (dengan satu variabel real). Semua pertidaksamaan tersebut dinyatakan dalam bentuk umum (baku/standar). Himpunan pengganti pertidaksamaan ini adalah himpunan bilangan real R. Himpunan pengganti suatu pertidaksamaan adalah suatu himpunan yang anggotanya dapat menggantikan variabel pertidaksamaan, yaitu menggantikan x. Sedangkan himpunan penyelesaian (solusi/jawab) pertidaksamaan dalam variabel x adalah himpunan semua x yang membuat pertidaksamaannya menjadi suatu pernyataan yang benar. b. Sifat-sifat Pertidaksamaan Untuk setiap bilangan real a, b, c berlaku: 1. Sifat Refleksif: a. a a b. a a 2. Sifat Anti Simetris: a. Jika a b dan b a , maka a b b. Jika a b dan b a , maka a b 3. Sifat Transitif: a. Jika a b dan b c , maka a c b. Jika a b dan b c , maka a c . c. Jika a b dan b c , maka a c . d. Jika a b dan b c , maka a c . 2 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 c. Sifat Pertidaksamaan yang Dikaitkan dengan Operasi Aljabar Teorema: Misalkan a, b, c, dan d bilangan real. 1. a. Jika a b , maka a c b c b. Jika a b , maka a c b c . 2. a. Jika a b dan c d , maka a c b d . b. Jika a b dan c d , maka a c b d . 3. a. Jika a b dan c 0 , maka ac bc . b. Jika a b dan c 0 , maka ac bc . 4. a. Jika a b dan c 0 , maka ac bc . b. Jika a b dan c 0 , maka ac bc . 5. a. Jika 0 a b dan 0 c d , maka ac bd b. Jika a b 0 dan c d 0 , maka ac bd . 1 1 6. a. Jika 0 a b , maka . a b 1 1 b. Jika a b 0 , maka . a b 1 1 7. a. Jika a b 0 , maka . a b 1 1 b. Jika 0 a b , maka . a b d. Opersai-operasi yang Digunakan dalam Transformasi Pertidaksamaan Untuk menyelesaikan pertidaksamaan linear diperlukan beberapa sifat antara lain: 1. Jika suatu pertidaksamaan kedua ruasnya masing-masing ditambah dengan bilangan yang sama, maka didapat suatu pertidaksamaan baru yang ekuivalen dengan pertidaksamaan semula. 2. Pada suatu pertidaksamaan, jika kedua ruas dikalikan dengan bilangan positif yang sama, maka didapat pertidaksamaan baru yang ekuivalen dengan pertidaksamaan semula. 3. Pada suatu pertidaksamaan, jika kedua ruas dikalikan dengan bilangan negatif yang sama, maka didapat pertidaksamaan baru yang ekuivalen dengan pertidaksamaan semula jika arah dari tanda ketidaksamaan itu dibalik. Selanjutnya, untuk menyelesaikan pertidaksamaan linear diusahakan agar variabel terletak pada suatu ruas dan konstanta di ruas lain, yaitu dengan menambahkan lawan pada suku tanpa mengubah tanda ketidaksamaan jika tanda faktor poisitif dan mengubahnya jika tanda faktor negatif. 3 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 Untuk menyelesaikan pertidaksamaan linear, kita menyatakan variabel dan konstanta dalam ruas yang berbeda a 0 . Jadikan koefisien x sama dengan 1, maka kita memperoleh penyelesaian pertidaksamaan itu. Sebagai ilustrasi: ax b 0 , dengan a 0 ax b x b a Jadi, penyelesaiannya adalah x b dan himpunan penyelesaiannya adalah a b x x . a e. Selang (Interval) Suatu bilangan x dikatakan terletak di antara a dan b jika a x dan x b disingkat a x b . Himpunan semua bilangan x yang memenuhi relasi (hubungan) seperti a x b disebut selang atau interval. Suatu selang adalah himpunan bilangan real x yang memenuhi sifat-sifat tertentu yang meliputi: 1. Selang terbuka dari a ke b dinyatakan dengan a, b dan didefinisikan sebagai a, b x a x b . Di sini nilai x a dan x b tidak termasuk sehingga pada garis bilangan digambarkan berlubang. Gambar selang pada garis bilangan adalah a b 2. Selang tertutup dari a ke b dinyatakan dengan a, b dan didefinisikan sebagai a, b x a x b. Di sini nilai x a dan x b termasuk sehingga pada garis bilangan digambarkan tidak berlubang. Gambar selang pada garis bilangan adalah a b 3. Selang setengah terbuka sebelah kiri dari a ke b dinyatakan dengan a, b dan didefinisikan sebagai a, b x a x b. Di sini nilai x a tidak termasuk dan x b termasuk. Gambar selang pada garis bilangan adalah a 4 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 b 4. Selang setengah terbuka sebelah kanan dari a ke b dinyatakan dengan a, b dan didefinisikan sebagai a, b x a x b. Di sini nilai x a termasuk dan x b tidak termasuk. Gambar selang pada garis bilangan adalah a b 5. Selang terbuka tak terbatas di kanan dinyatakan dengan a, dan didefinisikan sebagai a, x x a. Di sini nilai x a tidak termasuk. Gambar selang pada garis bilangan adalah a 6. Selang terbuka tak terbatas di kiri dinyatakan dengan , b dan didefinisikan sebagai , b x x b. Di sini nilai x b tidak termasuk. Gambar selang pada garis bilangan adalah b 7. Selang tertutup tak terbatas di sebelah kanan dinyatakan dengan a, dan didefinisikan sebagai a, x x a. Di sini nilai x a termasuk. Gambar selang pada garis bilangan adalah a 8. Selang tertutup tak terbatas di sebelah kiri dinyatakan dengan , b dan didefinisikan sebagai , b x x b. Di sini nilai x b termasuk. Gambar selang pada garis bilangan adalah b 9. Selang tak terbatas di kiri dan kanan dinyatakan dengan , dan didefinisikan sebagai himpunan R sendiri, sehingga , x x R . Gambar selang pada garis bilangan adalah O 5 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 Contoh 1: Tentukan himpunan penyelesaian penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. 4 x 7 5 x 2 2x 1 2 x b. 2 , dengan x adalah bilangan bulat positif. 5 3 Solusi: a. 4 x 7 5 x 2 4 x 5 x 2 7 x 9 x9 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x 9. b. 2x 1 2 x 4 5 3 32 x 1 52 x 60 6 x 3 10 5 x 60 6 x 5 x 60 3 10 11x 67 67 11 1 x6 11 Karena x adalah bilangan bulat positif, maka 1,2,3,4,5,6 . x Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah 1,2,3,4,5,6 . Contoh 2: Diketahui A x 3 x 2, B x 0 x 3, dan C x x 2 atau 1 x 5 . Tentukan A B dan B C . Solusi: 3 A 2 0 B 3 A B 2 0 Jadi, A B x 0 x 2 0 2 2 6 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 1 0 B 3 5 5 C BC Jadi, B C x x 2 atau 0 x 5 atau B C x x 2 0 x 5 Contoh 3: Tentukan himpunan penyenyesaian dari 1 74 x 3 28x 7 83 dengan x bilangan bulat. Solusi: 74 x 3 28x 7 1 28x 21 16 x 14 1 28x 16 x 1 21 14 12 x 36 x 3 .... (1) 74 x 3 28x 7 83 28x 21 16 x 14 83 28x 16x 83 21 14 12 x 48 x 4 .... (2) Dari (1) (2) diperoleh penyelesaian 3 x 4 . Karena x adalah bilangan bulat maka nilai x yang memenuhi adalah 2, 1, 0, 1, 2, 3, 4. Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah 2,1,0,1,2,3,4 Contoh 4: Tentukan himpunan 3x 1 42 x 1 24 3x 7 1 x 5 . 8 4 2 4 Solusi: 3x 1 42 x 1 24 penyenyesaian 3x 3 8 x 4 24 3x 8 x 24 3 4 5 x 14 5 x 14 14 .... (1) 5 3 7 1 5 x x 4 8 4 2 x 6 x 7 2 x 20 6 x 2 x 20 7 6 x 2 x 20 7 4 x 13 7 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 dari system pertidaksamaan x 13 .... (2) 4 Dari (1) (2) diperoleh penyelesaiannya adalah 14 13 x . 5 4 14 13 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x 5 4 Contoh 5: Suhu di kota Makkah pada bulan Juli berkisar di antara 30o sampai 44o dalam skala Celcius. Tentukan batas-batas suhu tersebut dalam skala Fahrenheit. Solusi: Hubungan antara skala Celcius dan Fahrenheit diberikan oleh rumus berikut ini. 9 5 F C 32 atau C F 32 9 5 5 Dari soal diketahui bahwa 30 C 44 . Kita mengganti C dengan F 32 , 9 sehingga diperoleh 5 30 F 32 44 9 270 5F 160 396 430 5F 556 86 F 111,2 Dengan demikian, batas-batas suhu dalam skala Fahrenheit adalah 86o sampai dengan 111,2o. SOAL-SOAL LATIHAN 1 Selesaikanlah soal-soal berikut ini. 1. Gambarkan selang-selang berikut ini pada garis bilangan. a. 2 x 4 e. x 1 i. x 3 atau x 0 b. 1 x 5 f. x 2 j. x 1 atau x 5 c. 0 x 3 g. x 3 k. x 2 atau 1 x 6 d. 2 x 2 h. x 4 l. 4 x 0 atau x 3 2. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. 3x 8 2x 8 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 e. 1 1 p 3 2 p 1 5 3 f. 5 w b. 5x 2 4x 5 4 3w 2 9 3 3. Jika x adalah bilangan prima, tentukan himpunan penyelesaian dari setiap pertidaksamaan berikut ini. a. 10 x 6 5x b. 4 x 3 79 4x x 108 2x x 6 12 x 105 7 x x d. 3x 1 4 4 2 10 c. 4. Jika x adalah bilangan bulat positif, tentukan himpunan penyelesaian dari setiap pertidaksamaan berikut ini. a. 5 x 2 4x 14 x 32 x 12 72 b. 4 4x 3 12x 13 3 6 4x 40 6 24x d. 8x 9 3 x 5 3 10 c. 32 5. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini dengan n adalah bilangan bulat. a. 36 2 x 5 3 2 x 12 b. 1 3 3 2x 1 3x 1 1 4 5 x 2 3x 1 2 3 4 x 3 x 1 x 2 11 x d. 6 3 2 4 c. 1 6. Tentukan bilangan bulat terbesar setiap pertidaksamaan berikut ini. 2 x 2 8 x 2x 1 x 2x 5 3 3 12 9 6 9x 12 x 10 9 3x 16x 3 b. 4 3 10 20 9 3x 16 2x 3x 2 c. 3 2x 3 2 x 2 a. 3 9x x 3 6 x 2x 1 4 5 d. 7. Tentukan bilangan bulat terkecil setiap pertidaksamaan berikut ini. 10 21x 481 x x 1 4 18 13 3x 5x 4 12 8x 2 3 12 a. b. 2x 3 2x 1 x 4 5 3 x 3x 8 x 2 3 d. 2 5 20 c. 8. Tentukan himpunan penyelesaian setiap sistem pertidaksamaan berikut ini. 6 x 2x 9 a. 3 x 3 4 x 2 18x 6 9 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 5x 5 6 x 2 3 3x 1 3 x 12 10x 2 4x 9 c. 5x 5 6 x 2 3 3x 1 b. 3 x 12 10x 2 4x 9 x 5 x 4 2 6 d. 8 x 4 5x 2 3x 1 3 2 9. Tentukan himpunan penyelesaian bilangan bulat dari setiap sistem pertidaksamaan berikut ini. 3 4 x 2x 13 a. 3 x 33 8 3x 4 7 1 3 x x 5 4 2 2 c. 2 2x 1 x 1 4 3 2 3 4 x 2x 37 b. 1 2 33 2x 5 x 2 5 20 4 9 5x 14 3x x 2 25 20 d. 7x 5x 4 6 x 4 12 6 8 10. Tentukan himpunan penyelesaian bilangan bulat terbesar setiap sistem pertidaksamaan berikut ini. 3 x 6 a. x 4, x 0 x 1 x 15 3x 2 c. 3x 10 x 14 5x 2 4 x 9 x 3,0 x 5 b. x 1,1 x 6 4 x 7 x 2 1 2x 2 3 5 10 2 d. 5 x 3 4 x 7 2 2x 2 3 11. Tentukan himpunan penyelesaian yang merupakan bilangan bulat dari setiap sistem pertidaksamaan berikut ini. 5 x 15 1 3x 4 1 x 2 4 2 a. 5 1 4 3 x x 6 2 3 2 5 x 15 1 3x 4 1 x 2 4 2 b. 5 1 4 3 x x 6 2 3 2 12. Tentukan bilangan dua angka yang angka puluhannya berbeda 4 dengan angka satuannya. Jika bilangan ini lebih dari 70 dan kurang dari 80. 13. Panjang sebuah sisi segitiga adalah 6 cm dan perbedaan sisi-sisi yang lainnya adalah 2 cm. Tentukan sisi-sisi segitiga tersebut jika sisi-sisinya tidak melebihi 8 cm. 14. Suhu di kota Bandung berkisar di antara 20o sampai 30o dalam skala Celcius. Tentukan batas-batas suhu tersebut dalam skala Fahrenheit. 15. Suhu di kota Madinah pada bulan Sempember berkisar di antara 82,4o sampai 109,4o dalam skala Fahrenheit. Tentukan batas-batas suhu tersebut dalam skala Celcius. 10 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 2. Pertidaksamaan Kuadrat 1. Bentuk Umum Pertidaksamaan Kuadrat Pertidaksamaan kuadrat adalah suatu bentuk aljabar yang ekuivalen dengan salah satu bentuk aljabar berikut ini. ax 2 bx c 0 ax 2 bx c 0 ax 2 bx c 0 ax 2 bx c 0 dengan a, b, dan c adalah konstanta real dan a 0 . Pertidaksamaan kuadrat tersebut disajikan dalam bentuk umum (baku atau standar). Himpunan pertidaksamaan kuadrat adalah bilangan real. 2. Menentukan Penyelesaian Pertidaksamaan Kuadrat Untuk menyelesaikan pertidaksamaan kuadrat, kita menyatakan terlebih dahulu pertidaksamaan itu dalam bentuk umum, dengan a 0 , kemudian perhatikan diskriminan D b 2 4ac dari bentuk kuadrat ax 2 bx c. a. Kasus Diskriminan D 0 Dalam kasus ini, bentuk kuadrat ax 2 bx c selalu positif (definit positif), sehingga bentuk kuadratnya tidak dapat difaktorkan atas factor-faktor linear, sehingga diperoleh 1. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian , sebab tidak ada nilai x R yang memenuhi, karena bentuk kuadratnya positif. 2. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian , sebab tidak ada nilai x R yang memenuhi, karena bentuk kuadratnya positif. 3. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian R, sebab dipenui oleh setiap nilai x R , karena bentuk kuadratnya positif. 4. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian R, sebab dipenui oleh setiap nilai x R , karena bentuk kuadratnya positif. b. Kasus Diskriminan D 0 Pada kasus ini bentuk kuadrat ax 2 bx c mempunyai dua faktor linear yang berulang. 2 b Karena a 0 dan D 0 maka ax 2 bx c a x 0 2a setiap x R , sehingga diperoleh untuk 1. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian , sebab tidak ada nilai x R yang memenuhi, karena bentuk kuadratnya tak negatif. 11 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 b 2. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian , 2a sebab bentuk kuadratnya sekaligus 0 dan 0 , sehingga bentuk b kuadratnya = 0 untuk x . 2a b 3. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian x R 2a b atau x x R, x , sebab ruas kirinya selalu positif, kecuali untuk 2a b x . 2a 4. ax 2 bx c 0 , a 0 mempunyai himpunan penyelesaian R, sebab dipenui oleh setiap nilai x R , karena bentuk kuadratnya tak negatif. c. Kasus Diskriminan D 0 Pada kasus ini, bentuk kuadrat ax 2 bx c dapat difaktorkan menjadi dua buah factor linear yang berbeda. Karena a 0 dan D 0 maka ax 2 bx c ax x1 x x 2 , dengan x1 b D b D , x2 , 2a 2a D b 2 4ac dan x1 x 2 . Untuk menyelesaikan pertidaksamaan kuadrat ax 2 bx c 0 , a 0 , dan D 0 dapat digunakan salah satu cara berikut ini. 1. Melihat Semua Kemungkinan Untuk kasus D 0 dan a 0 ax 2 bx c 0 ax 2 bx c ax x1 x x 2 0 , x1 x 2 Ada dua kemungkinan yang terjadi: (1) Kemungkinan 1: x x1 0 dan x x2 0 Sehingga diperoleh x x1 dan x x 2 yang dipenuhi oleh x1 x x 2 dan x1 x 2 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x1 x x 2 (2) Kemungkinan 2: x x1 0 dan x x2 0 Sehingga diperoleh x x1 dan x x 2 yang tidak dapat terjadi bersamaan karena x 2 x1 dipenuhi oleh x1 x x 2 dan x1 x 2 12 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah . Dari (1) (2) atau x x1 x x 2 menghasilkan x x1 x x2 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x1 x x 2 . Untuk pertidaksamaan lainnya dapat diselesaikan dengan cara yang serupa dengan pengerjaan tersebut di atas. 2. Menggunakan Tabel Untuk kasus D 0 dan a 0 ax 2 bx c 0 ax2 bx c ax x1 x x2 0 , x1 x 2 , x1 x1 x x1, x2 x2 x2 , x x1 0 + + + x x2 x x1 x x2 + 0 0 + 0 + Dari soal diketahui bahwa perkalian faktor-faktornya adalah negatif 0 maka penyelesaian dari pertidaksamaan ax 2 bx c 0 ditunjukkan pada baris ke-4 dan kolom ke-4 adalah x1, x2 atau x1 x x2 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x1 x x 2 . Sebaliknya, jika dari soal diketahui bahwa perkalian faktor-faktornya adalah positif 0 maka penyelesaian dari pertidaksamaan ax2 bx c 0 ditunjukkan pada baris ke-4 dan kolom ke-2 yaitu , x1 atau x x1 serta baris ke-4 kolomo ke-6 yaitu x2 , atau x x2 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x x1 x x2 atau x x x1 atau x x2 . , x1 x2 , 3. Menggunakan Diagram Garis Bilangan Perhatikan pertidaksamaan berikut ini. ax 2 bx c 0 atau ax 2 bx c 0 , dengan D 0 dan a 0 Tahapan untuk menyelesaikan pertidaksamaan tersebut dengan menggunakan garis bilangan adalah sebagai berikut. (1) Uraikan bentuk kuadrat ax 2 bx c atas faktor-faktor linear. ax 2 bx c 0 13 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 ax x1 x x2 0 , dengan x1 x 2 (2) Tetapkan nilai-nilai pembuat nol dari ruas kiri pertidaksamaan tersebut. ax x1 x x2 0 x x1 atau x x 2 (3) Gambarlah pembuat nol yang diperoleh pada tahapan (2) pada diagram garis bilangan. x1 x2 (4) Tentukaan tanda-tanda di sekitar nilai-nilai pembuat nol x1 dan x 2 dengan cara memilih titik-titik uji yang sesuai, kemudian substitusikan pada ax 2 bx c a. Jika nilainya positif, berilah tanda (+) di daerah bilangan tersebut sampai nilai pembuat nol x1 dan x 2 . + + x1 x2 2 Penyelesaian pertidaksamaan ax bx c 0 adalah daerah negatif, perhatikan tanda pertidaksamaan 0 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x1 x x 2 . b. Jika nilainya negatif, berilah tanda () di daerah bilangan tersebut sampai nilai pembuat nol x1 dan x 2 . + + x1 x2 Penyelesaian pertidaksamaan ax 2 bx c 0 adalah daerah positif, perhatikan tanda pertidaksamaan 0 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x x x1 atau x x 2 . Catatan: x1 dan x 2 dinamakan nilai batas pertidaksamaan. Perubahan tanda pada garis bilangan hanya akan terjadi pada selang yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat ganjil. Sedangkan pada selang yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat genap tidak terjadi perubahan tanda. Sebelumnya, tentukan tanda pertidaksamaan pada suatu selang. 4. Menggunakan Rumus Untuk menyelesaikan pertidaksamaan kuadrat dapat digunakan rumus sebagai berikut. 14 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 a. Jika ax 2 bx c 0 ax x1 x x 2 0 , dengan x1 x 2 , maka penyelesaiannya x1 x x 2 adalah penyelesaiannya adalah x x1 x x 2 . dan himpunan b. Jika ax 2 bx c 0 ax x1 x x 2 0 , dengan x1 x 2 , maka penyelesaiannya x1 x x 2 adalah penyelesaiannya adalah x x1 x x 2 dan himpunan c. Jika ax 2 bx c 0 ax x1 x x 2 0 , dengan x1 x 2 , maka penyelesaiannya adalah x x1 atau x x 2 dan himpunan penyelesaiannya adalah x x x1 atau x x 2 . d. Jika ax 2 bx c 0 ax x1 x x 2 0 , dengan x1 x 2 , maka penyelesaiannya adalah x x1 atau x x 2 dan himpunan penyelesaiannya adalah x x x1 atau x x 2 . Contoh 6: Tentukan himpunan penyelesaian pertidaksamaan x 2 8x 12 . Solusi 1: Menggunakan Diagram Garis Bilangan Tahap 1: Nyatakan pertidaksamaan dalam bentuk umum. x 2 8x 12 x 2 8 x 12 0 Tahap 2: Pemfaktoran bentuk kuadrat atas faktor-faktor linear. x 2 8 x 12 0 x 2x 6 0 Tahap 2: Tentukan nilai-nilai batas (pembuat nol) dari pertidaksamaan. Nilai-nilai batas ini adalah akar-akar real dari bertuk kuadratnya. Pembuat nolnya adalah x 2 0 atau x 6 0 x 2 atau x 6 Tahap 3: Gambarkan nilai-nilai batas tersebut pada garis bilangan. Nilai batas ini membagi garis bilangan menjadi beberapa selang (interval). + 2 15 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 6 + Tahap 4: Tentukan tanda pertidaksamaan pada setiap selang (interval). Menentukan tanda pertidaksamaan (positif dan negatif) pada garis bilangan dengan memilih titik uji tertentu. Usahakan memilih titik uji dari bilangan yang jika disubstitusikan ke pertidaksamaan semula mudah dihitung. Misalnya jika x 0 , maka 02 8 0 12 12 0 berarti daerah dari x 2 bernilai positif dan pada garis bilangan diberi tanda positif (+). Daerah lainnya berubah tanda setelah melewati pembuat nol, sehingga daerah 2 x 6 bertanda positif (+) dan daerah x 6 bertanda negatif (). + 2 6 + Tahap 5: Tentukan himpunan penyelesaian pertidaksamaan, yaitu mengambil selang (interval) yang bertanda sama dengan tanda dari pertidaksamaan. Karena tanda pertidaksamaan adalah 0 (negatif), maka tanda yang sesuai pada garis bilangan adalah daerah 2 x 6 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x 2 x 6 . Solusi 2: Menggunakan Rumus Kita mengetahui bahwa jika x x1 x x 2 0 , dengan x 2 x1 , maka x1 x x2 . x 2 8x 12 0 x 2x 6 0 2 x6 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x 2 x 6 . Contoh 7: Tentukan penyelesaian pertidaksamaan 2 x 2 5x 3 0 . Solusi 1: Menggunakan Diagram Garis Bilangan 2 x 2 5x 3 0 x 32 x 1 0 + 1 Pembuat nolnya adalah x 3 atau x 2 Jadi, penyelesaiannya adalah x 3 atau x Solusi 2: Menggunakan Rumus 16 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 1 . 2 3 1 2 + Kita mengetahui bahwa jika x x1 x x 2 0 , dengan x 2 x1 , maka x x1 atau x x 2 . 2 x 2 5x 3 0 x 32 x 1 0 Jadi, penyelesaiannya adalah x 3 atau x 1 . 2 Contoh 8: 23 x 5 x 4x 4 Tentukan himpunan penyelesaian sistem pertidaksamaan . x2 4x 5 0 Solusi: 23 x 5 x 4x 4 6 2 x 5 x 4 x 16 11x 22 x 2 .... (1) x2 4x 5 0 x 5x 1 0 1 x 5 .... (2) 1 Dari (1) (2) diperoleh x 2 4 x 5 0 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah x 2 x 5. 2 5 Contoh 9: Suatu bilangan bulat positif lebih besar 7 dari dua kali bilangan lainnya. Hasil kali kedua bilangan tersebut tidak melebihi 60. Tentukan pasangan bilangan tersebut. Solusi: Misalnya x adalah bilangan yang terkecil dan bilangan terbesar adalah 2 x 7 . x2 x 7 60 2 x 2 7 x 60 2 x 2 7 x 60 0 2x 15x 4 0 15 x4 2 Karena domain bilangan adalah bilangan bulat positif, maka 0 x 4 yang dipenuhi oleh x 1,2,3 sehingga bilangan yang lainnya 2 x 7 9,11,13 . Jadi, pasangan bilangannya adalah (1, 9); (2, 11); dan (3, 13). Contoh 10: Tentukan batas-batas agar grafik fungsi kuadrat y x 2 2 x 8 di atas sumbu X. 17 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 Solusi: x2 2x 8 0 x2 2x 8 0 x 2x 4 0 2 x4 Contoh 11: Tentukan batas-batas agar grafik fungsi kuadrat y x 2 di atas grafik fungsi linear yx. Solusi: x2 x x2 x 0 xx 1 0 x 0 atau x 1 Contoh 12: Tentukan batas-batas agar grafik fungsi kuadrat y x 2 di bawah grafik fungsi kuadrat y 4 x x 2 . Solusi: x2 4x x2 2x2 4x 0 2 x x 2 0 0 x2 Contoh 13: Tentukan ukuran persegi panjang yang merupakan bilangan asli yang kelilingnya 50 cm dan luasnya melebihi 150 cm2. Solusi: Misalnya x dan y adalah sisi-sisi persegi panjang, dengan x 0 dan y 0 Keliling persegi panjang = 50 2x y 50 . x y 25 y 25 x Luas persegi panjang > 150 xy 150 x25 x 150 25x x 2 150 25x x 2 150 18 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 x 2 25x 150 0 x 10x 15 0 10 x 15 Karena x dan y bilangan asli, maka ukuran persegi panjang tersebut adalah x, y 11,14 dan 12,13 . SOAL-SOAL LATIHAN 2 Selesaikanlah soal-soal berikut ini. 1. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. x 1x 4 0 c. x 2x 2 0 b. x 2x 5 0 d. x 2 x 3 3 0 2. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. 4x2 9 0 c. 6 x 2 x 2 0 b. x 2 7 x 10 0 d. 10x 2 27 x 18 0 3. Jika x bilangan bulat, tentukan himpunan penyelesaian pertidaksamaan berikut ini. a. b. 2 x 7x 1 0 3x 52 x 3 5 0 c. 2 x 2 7 x 5 0 d. 4 x 2 4 x 3 9 0 4. Tentukan himpunan penyelesaian sistem pertidaksamaan berikut ini. a. 2x 3 x 32 x 2 x 3x 4 0 x 2 3x 18 0 c. 2 x 9 x 14 0 x 5 2 x 2 x 28 0 x 2 x 3 d. 2 3 3 3x 19 x 6 0 x 2 8 x 12 0 5. Jika x adalah bilangan bulat, tentukan himpunan penyelesaian sistem pertidaksamaan berikut ini. b. a. 61 2 x 5 x 46 x 2 4 x 39 x 27 0 x 2 2 x 24 0 c. 2 x 11x 10 0 b. 5 1 3 6 x 1 2 6 3x 1 9 x2 x 9 0 2 2 13 x x 10 0 d. 2 x 2 x 2 0 19 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 6. Jika x bilangan bulat, tentukan banyak bilangan bulat yang memenuhi sistem pertidaksamaan berikut ini. 2 21 x2 x 6 0 x x 5 0 a. 2 c. 4 x x 20 0 2 x 2 15x 8 0 x 2 2 x 15 0 3 x 2 31x 36 0 d. 2 2 3x 22 x 24 0 2 x 29 x 60 0 7. Jika x bilangan bulat, tentukan nilai x terkecil dan terbesar dari sistem pertidaksamaan berikut ini. 5 x 2 54 x 40 0 3x 2 x 70 0 a. c. 7 17 32 x 2 x 1 2 x 23x 2 36 21 4 x 4 x 3 3 b. 4 x 2 16 x 9 0 6 x 2 37 x 35 0 d. 2 2 3 x 19 x 6 0 12 x 43x 36 0 8. Tentukan batas-batas agar grafik fungsi berikut ini b. a. y x 2 4 x 5 terletak di atas sumbu X. b. y x 2 7 x 6 terletak di bawah sumbu X. c. y 2 x 2 5 x 12 terletak di atas sumbu X. d. y 15 4 x 3x 2 terletak di bawah sumbu X. 9. Tentukan batas-batas agar grafik fungsi berikut ini a. y x 2 6 x terletak di atas grafik fungsi y x . b. y x 2 2 x 3 terletak di bawah grafik fungsi y x 1 . c. y x 2 4 x terletak di atas grafik fungsi y x 2 . d. y 10 x 2 x 2 terletak di bawah grafik fungsi y 4 x 10 . 10. Tentukan batas-batas agar grafik fungsi berikut ini a. y x 2 4 x terletak di atas grafik fungsi y 3x 2 . b. y x 2 4 terletak di bawah grafik fungsi y x 2 2 x . c. y 1 x 2 terletak di atas grafik fungsi y x 2 2 x 3 . d. y x 2 7 x 6 terletak di bawah grafik fungsi y 6 x x 2 . 11. Sebuah bilangan bulat positif lebih besar 5 dari tiga kali bilangan lainnya. Hasil kali kedua bilangan tersebut tidak melebihi 68. Tentukan bilanganbilangan tersebut. 12. Jumlah kuadrat dua bilangan adalah 185, bilangan pertama lebih kecil tiga dari empat kali bilangan yang kedua. Tentukan bilangan-bilangan tersebut. 20 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 13. Panjang sebuah persegi panjang adalah tiga kali lebarnya. Jika lebarnya diperpendek 2 cm dan panjangnya diperpanjang 6 cm, maka luasnya tidak melebihi 288 cm2. Tentukan ukuran persegi panjang tersebut. 14. Sebuah bola yang dilemparkan secara tegak lurus ke atas sejauh h kaki dari titik pelemparan setelah t detik dirumuskan dengan h 64t 16t 2 . Pada saat kapan bola itu akan berada melebihi 40 kaki di atas tanah? (keterangan: 1 kaki = 1 feet = 0,305 meter) 3. Pertidaksamaan Suku Banyak Berderajat Lebih Dari Dua Pertidaksamaan suku banyak/polinom berderajat lebih dari dua mempunyai bentuk umum a0 x n a1x n1 a2 x n2 ... an1x an 0 (atau , >, atau ) dengan a0 , a1, a2 ,..., an R ; a0 0 ; n 2 dan n adalah bilangan cacah. Misalnya 4 3 ax3 bx2 cx d 0 2 adalah suku banyak berderajat tiga, ax bx cx dx e 0 adalah suku banyak berderajat empat, dan sebagainya. Menyelesaikan pertidaksamaan suku banyak berderajat lebih dari dua serupa dengan menyelesaian pertidaksamaan kuadrat. Tahap 1: Nyatakan pertidaksamaan dalam bentuk umum Tahap 2: Faktorkan bentuk suku banyak atas faktor-faktor linear dan kuadrat definit positif. Faktor kuadrat definit positif tidak mempengaruhi pertidaksamaan (dapat diabaikan) Tahap 3: Tentukan nilai-nilai batas (pembuat nol) dari pertidaksamaan. Nilai-nilai batas ini adalah akar-akar real dari pertidaksamaan. Tahap 4: Gambarkan setiap nilai batas pada garis bilangan. Nilai batas ini membagi garis bilangan menjadi beberapa selang (interval). Tahap 5: Tentukan tanda pertidaksamaan pada setiap selang (interval). Perubahan tanda pada selang (interval) mengikuti aturan bahwa: perubahan tanda hanya terjadi pada selang (interval) yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat ganjil. Sedangkan pada selang yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat genap tidak terjadi perubahan tanda. Sebelumnya, tentukan tanda pertidaksamaan pada suatu selang. Tahap 6: Tentukan himpunan penyelesaian pertidaksamaan, yaitu mengambil selang (interval) yang bertanda sama dengan tanda pertidaksamaan. Contoh 14: 21 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. x3 5x 2 2 x 8 0 b. x3 5x 2 5x 3 0 Solusi: a. x3 5x 2 2 x 8 0 x 2x 3x 4 0 x 2x 4x 1 0 5 2 3 2 1 2 1 2 6 4 Nilai-nilai batas (pembuat nol) adalah x 1 , x 2 , dan x 4 1 Substitusikan x 0 pada pertidaksamaan, diperoleh 1 8 8 0 + 2 + 4 03 5 02 2 0 8 8 0 berarti daerah 1 x 2 , bertanda positif (+). Daerah lainnya berubah tanda setelah melewati nilai batas (pembuat nol). Sehingga daerah yang memenuhi adalah x 1 atau 2 x 4 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah ,1 2,4 atau ditulis x x 1 2 x 4 boleh juga ditulis x x 1atau 2 x 4 b. x 3 2 x 2 2 x 3 0 x 3x 2 x 1 0 Perhatikan bentuk kuadrat x 2 x 1 2 3 1 3 1 1 2 3 1 3 3 0 Mempunyai diskriminan D 12 4 1 1 3 0 , berarti bentuk kuadrat tersebut adalah definit positif, sehingga dapat diabaikan. + Nilai-nilai batas (pembuat nol) adalah x3 3 Substitusikan x 1 pada pertidaksamaan, diperoleh 13 2 12 2 1 3 6 0 berarti daerah x 3 , bertanda negatif (). Daerah lainnya berubah tanda setelah melewati nilai batas (pembuat nol). Sehingga daerah yang memenuhi adalah x 3 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah 3, atau ditulis x x 3 . Contoh 15: Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. x 4 2 x 3 7 x 2 2 x 8 0 b. x 2x 13 x 32 0 Solusi: 4 2 1 3 2 a. x 2 x 7 x 2 x 8 0 x 2x3 4 x 2 x 4 0 22 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 4 1 1 2 2 4 4 0 7 8 1 0 1 2 2 4 4 0 8 8 0 x 2x 4x 2 1 0 Perhatikan bentuk kuadrat x 2 1 mempunyai diskriminan D 02 4 11 4 0 , berarti bentuk kuadrat tersebut adalah definit positif, sehingga dapat diabaikan. + + Nilai-nilai batas (pembuat nol) adalah x 4 dan x 2 2 4 x 1 Substitusikan pada x 4 2 x3 7 x 2 2 x 8 0 , pertidaksamaan diperoleh 14 2 13 7 12 2 1 8 10 0 berarti daerah 4 x 2 , bertanda negatif (). Daerah lainnya berubah tanda setelah melewati nilai batas (pembuat nol). Sehingga daerah yang memenuhi adalah 4 x 2 . Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah 4,2 atau ditulis x 4 x 2. b. x 2x 13 x 32 0 + Nilai-nilai batas (pembuat nol) adalah x 2 , x 1 , dan x 3 + + 1 3 2 1 Substitusikan x 3 pada pertidaksamaan x 2x 13 x 32 0 , diperoleh 3 2 3 13 3 32 0 berarti daerah x 2 bertanda positif (+). Daerah lainnya berubah tanda setelah melewati nilai batas (pembuat nol), kecuali melewati nilai batas x 3 , karena berpangkat genap, sehingga tanda tidak berubah. Sehingga daerah yang memenuhi adalah x 2 atau 1 x 3 atau x 3 boleh juga ditulis x 2 atau x 1 , x 3 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah ,2 1,3 3, atau ditulis x x 2 1 x 1 x 3 boleh juga ditulis x x 2 x 1, x 3. Contoh 16: x 3 3x 2 10 x 0 Diketahui sistem pertidaksamaan . Tentukan 23 x x 3x 18 a. himpunan penyelesaiaanya. b. himpunan penyelesaian, jika x bilangan cacah. Solusi: a. x 3 3x 2 10x 0 x x 2 3x 10 0 xx 2x 5 0 2 x 0 atau x 5 .... (1) 23 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 + 2 1 0 + 5 23 x x 3x 18 6 2 x x 3x 54 6 x 60 x 10 .... (2) Dari (1) (2) diperoleh 10 2 0 5 1 Jadi, himpunan penyelesaiannya adalah 2,0 5,10 . b. Karena x adalah bilangan bulat, maka dari himpunan penyelesaian 2,0 5,10 diperoleh himpunan penyelesaian 2,1,0,5,6,7,8,9 . Contoh 17: Tentukan batas-batas agar grafik fungsi y x 3 2 x 2 x 2 terletak di bawah sumbu X. Solusi: x3 2x 2 x 2 0 x 1x x 2 0 x 1x 1x 2 0 1 1 2 Batas-batas pertidaksamaan: x 1, x 1, dan x 2 Substitusikan x 0 pada pertidaksamaan, 1 2 1 1 1 1 2 + 2 2 0 + 1 1 2 1 sehingga diperoleh 03 2 02 0 2 2 0 berarti selang 1 x 1 bertanda positif. Tanda-tanda pada selang (interval) lainnya ditentukan mengikuti aturan bahwa perubahan tanda hanya terjadi pada selang yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat ganjil. Sedangkan pada selang yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat genap tidak terjadi perubahan tanda. Hasilnya terlihat pada diagram garis bilangan. Karena grafik fungsi terletak di bawah sumbu X, maka daerah yang memenuhi adalah daerah yang bertanda negatif. Jadi, batas-batasnya adalah ,1 1,2 . Contoh 18: Tentukan batas-batas agar grafik fungsi y x 3 2x 2 terletak di atas grafik fungsi y 5x 6 . Solusi: x3 2 x 2 5x 6 3 1 1 2 x 2 x 5x 6 0 24 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 1 2 1 1 5 1 6 6 6 0 x 1x 2 x 6 0 x 1x 2x 3 0 Batas-batas pertidaksamaan: x 2, x 1, dan x 3 Substitusikan x 0 pada pertidaksamaan, + + 2 1 3 1 sehingga diperoleh 43 2 42 5 4 6 18 0 berarti selang x 3 bertanda positif. Tanda-tanda pada selang (interval) lainnya ditentukan mengikuti aturan bahwa perubahan tanda hanya terjadi pada selang yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat ganjil. Sedangkan pada selang yang memuat nilai batas yang berasal dari faktor linear berpangkat genap tidak terjadi perubahan tanda. Hasilnya terlihat pada diagram garis bilangan. Karena tanda pada pertidaksamaan adalah positif ( 0 ), maka daerah yang memenuhi adalah daerah yang bertanda positif. Jadi, batas-batasnya adalah 2,1 3, . SOAL-SOAL LATIHAN 3 Selesaikanlah soal-soal berikut ini. 1. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. 2 x 3 x 2 3x 2 0 c. 4 x3 3x 1 0 b. x3 x 6 0 d. 3x 3 x 2 12x 4 0 2. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. x 4 2 x 2 3x 2 0 c. x 4 2 x 2 4 x 2 5x 6 0 b. 2 x 4 3x 2 7 x 2 8x 6 0 d. 4 x 4 8x 3 5x 2 2 x 1 0 3. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. x 2x 33 x 42 0 c. xx 13 x 46 3x 102 0 b. 2 x 54 x 2x 15 0 d. 3 x 4 x 98 x 47 0 4. Tentukan himpunan penyelesaian setiap pertidaksamaan berikut ini. a. x 2 16x 2 4 x 0 c. x 2 2 x x 2 2 x 8 0 b. 2 x 2 3x 9x 2 9 0 d. 25 x 2 x 53 x 2 1 0 5. Tentukan himpunan penyelesaian setiap sistem pertidaksamaan berikut ini. 3x 3 3x 1 0 a. 2 x x60 25 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019 x 4 10 x 2 9 0 c. 3 x 4x 0 3 x 3 x 2 12 x 4 0 b. 2 3x 26 x 51 0 x 4 24 x 2 25 0 d. 3 2 x 6 x 4 x 24 0 6. Tentukan himpunan penyelesaian bilangan bulat setiap system pertidaksamaan berikut ini. a. x3 x 2 9x 9 0 52 x 4 x 38 x x 3 x 2 10 x 8 0 c. 2 x 5x 6 0 2 x 3 3x 2 11x 6 0 x 3 5 x 2 4 x 20 0 d. 2 4 x 9 x 100 0 b. 4x 2 34 x 2x 4 7. Tentukan batas-batas agar grafik fungsi a. y x 3 4 x 2 x 6 terletak di bawah sumbu X. b. y x 3 4 x 2 x 6 terletak di atas sumbu X. c. y x 3 7 x 2 14x 48 terletak di bawah sumbu X. d. y x 3 3x 2 4 terletak di atas sumbu X. 8. Tentukan batas-batas agar grafik fungsi a. y x 3 5x 2 terletak di bawah grafik fungsi y 8 2 x . b. y 2 x 3 x 2 terletak di atas grafik fungsi y 5 x 2 . c. y 2 x 3 7 x 2 terletak di atas grafik fungsi y 4 x 4 . d. y x 4 2 x 3 3x 2 terletak di atas grafik fungsi y 4 8 x . 9. Tentukan batas-batas agar grafik fungsi a. y 2 x 3 8 x 2 terletak di atas grafik fungsi y x 2 x 12 . b. y 2 x 3 8 x 2 terletak di bawah grafik fungsi y x 2 3x 4 . c. y 2 x 3 5 x terletak di atas grafik fungsi y x 2 3x 4 . d. y 2 x 3 8 x 2 8 x terletak di bawah grafik fungsi y x 2 x 6 . 10. Tentukan batas-batas agar grafik fungsi a. y 4 x 4 4 x 3 8 x 2 terletak di bawah grafik fungsi y x 2 x 2 . b. y x 4 4x 2 terletak di atas grafik fungsi y x 2 4 . c. y x 4 10x 2 25 terletak di bawah grafik fungsi y x 2 25 . d. y x 4 6 x 2 9 terletak di atas grafik fungsi y 4x 2 . 26 |Husein Tampomas, Pertidaksamaan, 2019