1 BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Matematika adalah salah satu ilmu dasar, memegang peranan penting yang semakin dirasakan interaksinya dengan bidang-bidang ilmu lainnya seperti ekonomi dan teknologi. Peran matematika dalam interaksi ini terletak pada struktur ilmu dan peralatan yang digunakan. Ilmu matematika sekarang ini masih banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti bidang industri, asuransi, ekonomi, pertanian, dan di banyak bidang sosial maupun teknik. Pembuatan makalah yang berjudul komposisi dan invers fungsi ini dilatar belakangi untuk memenuhi tugas mata kuliah Pembelajaran Matematika SMA dan SMK, untuk mempermudah proses belajar mengajar mata kuliah matematika menengah serta untuk melatih pembaca agar berfikir dalam menjelaskan pengertian dan sifat-sifat fungsi, menjelaskan syarat agar suatu fungsi mempunyai invers, menggambarkan grafik fungsi invers dari grafik fungsi asalnya, mengidentifikasikan sifat-sifat fungsi invers, merancang masalah dunia nyata yang berkaitan dengan komposisi fungsi, dan mengajukan masalah dunia nyata. B. RUMUSAN MASALAH 1. Apa yang dimaksud dengan fungsi? 2. Bagaimana syarat agar suatu fungsi mempunyai invers? 3. Bagaimana cara menggambarkan grafik fungsi invers dari grafik fungsi asalnya? 4. Bagaimana sifat-sifat fungsi invers? 5. Bagaimana cara memecahkan masalah yang berkaitan dengan komposisi fungsi? 2 C. TUJUAN PENULISAN 1. Untuk mengetahui pengertian fungsi 2. Untuk mengetahui syarat agar suatu fungsi mempunyai invers 3. Untuk mengetahui cara menggambarkan grafik fungsi invers dari grafik fungsi asalnya 4. Untuk mengetahui sifat-sifat fungsi invers 5. Untuk mengetahui cara memecahkan masalah yang berkaitan dengan komposisi fungsi 3 BAB II PEMBAHASAN 1. Kompetensi Dasar Kompetensi Dasar pengetahuan : 3.5 Memahami konsep komposisi fungsi dengan menggunakan konteks sehari-hari dan menerapkannya. Kompetensi Dasar keterampilan 4.5 merancang dan mengajukan masalah dunia nyata yang berkaitan dengan komposisi fungsi dan menerapkan berbagai aturan dalam menyelesaikannya. 2. Indikator 3.1.1 Menjelaskan pengertian fungsi 3.1.2 Menjelaskan syarat agar suatu fungsi mempunyai invers 3.1.3 Menggambarkan grafik fungsi invers dari grafik fungsi asalnya 3.1.4 Mengidentifikasi sifat-sifat fungsi invers 3.1.5 Merancang masalah dunia nyata yang berkaitan dengan komposisi fungsi 3.1.6 Mengajukan masalah dunia nyata. 3. Materi Ajar A. Fungsi 1) Pengertian a) Relasi Relasi atau hubungan adalah suatu himpunan yang anggota-anggota terdiri dari pasangan-pasangan terurut. Misalkan R adalah sebuah relasi dari himpunan A ke himpunan B yang ditulis sebagai : R= ( x, y) | x A dan y B} 4 Himpunan semua ordinat pertama dari pasangan terurut (𝑥, 𝑦) i. disebut daerah asal atau domain, ditulis sebagai DR. ii. Himpunan B disebut daerah kawan atau kodomain, ditulis sebagai KR. Himpunan semua ordinat kedua dari pasangan terurut (𝑥, 𝑦) iii. disebut daerah hasil atau wilayah hasil atau range, ditulis sebagai RR. b) Fungsi Suatu fungsi biasa disebut juga pemetaan Pengertiannya, suatu Relasi dari himpunan A ke himpunan B disebut fungsi atau pemetaan, jika dan hanya jika tiap unsur dalam himpunan A berpasangan tepat hanya dengan sebuah unsur dalam himpunan B . Fungsi atau pemetaan 𝑓 ditulis 𝑓: 𝐴 → B didefiinisikan sebagai suatu relasi A yang memetakan setiap anggota himpunan A tepat satu ke anggota himpunan 𝐵. Gambar dibawah merupakan contoh fungsi. A B a P b q c r Gambar 1 Contoh fungsi Misalkan kita mempunyai himpunan tak kosong 𝐴 dan 𝐵 sebuah fungsi 𝑓 dari A ke B adalah pemasangan setiap unsur di A ke tepat suatu unsur di B , atau secara matematis, pemetaan dari 𝐴 ke 𝐵 yang memetakan setiap 𝑎 𝐴 ke 𝑓(𝑎) 𝐵 oleh fungsi 𝑓 dinotasikan sebagai berikut. f :𝐴 → B 5 a → f (a) = b Dengan: Himpunan 𝐴 disebut daerah asal (domain) Himpunan 𝐵 disebut daerah kawan (kodomain) Himpunan semua anggota 𝐵 yang mendapat pasangan dari a disebut range atau daerah hasil. i. Domain atau daerah asal f dilambangkan sebagai Df Daerah asal fungsi f didefinisikan sebagai himpunan semua absis dari pasangan terurut yang ada pada fungsi 𝑓 . Domain dari fungsi, 𝐷𝑓 = {x | ( x, y ) f } atau 𝐷𝑓 = x | y terdefinisi} Sebagai contoh : Fungsi F = {(1,0), (2,1), (3,2), (4,3)}, mempunyai daerah asal 𝐷𝑓 = {1,2,3,4} ii. Kodomain atau daerah kawan fungsi 𝑓 dilambangkan dengan Kf Daerah kawan fungsi f : 𝐴 → 𝐵 didefinisikan sebagai seluruh anggota (tanpa terkecuali) didalam himpunan 𝐵. Jadi, 𝐾𝑓 = 𝐵 iii. Daerah hasil atau range fungsi 𝑓 dilambangkan dengan Rf Daerah hasil fungsi f didefinisikan sebagai himpunan semua ordinat kedua dari pasangan terurut (𝑥, 𝑦) yang ada pada fungsi f. Jadi, 𝑅𝑓 = {𝑦|(𝑥, 𝑦) f } 2) Sifat-sifat Fungsi a. Fungsi Satu-satu (Fungsi Injektif) Fungsi f disebut fungsi satu-satu jika dan hanya jika tidak ada anggota yang berbeda di A mempunyai bayangan yang sama f :𝐴 → 𝐵 6 Contoh: Gambar 2 Fungsi injektif dan Bukan fungsi injektif b. Fungsi Onto (Fungsi Surjektif) Suatu fungsi dari himpunan 𝐴 ke himpunan 𝐵 dikatan fungsi pada A jika dan hanya jika range f sama dengan 𝐵 atau 𝑓(𝐴) = 𝐵 Contoh : A B A B a x a 1 b y b c 2 z c 3 d 4 Fungsi surjektif Bukan fungsi surjektif Gambar 3 Fungsi surjektif dan Bukan fungsi surjektif 7 c. Fungsi Bijektif (Korespondensi Satu-satu) Fungsi f disebut fungsi bijektif jika dan hanya jika fungsi sekaligus merupakan fungsi satu-satu (injektif) dan fungsi f (surjektif), dimana setiap anggota dalam himpunan 𝐴 dipasangkan dengan satu anggota dalam himpunan 𝐵. Begitu pula sebaliknya, tiap anggota dalam himpunan B dipasangkan satu anggota dalam himpunan 𝐴. Ini berarti bahwa tiap dua unsur yang berbeda pula dalam himpunan 𝐵. Oleh karena itu, himpunan 𝐴 dan himpunan 𝐵 dikatakan berada dalam korendensi satu-satu. Contoh : A B a p b q c r A B a 1 b 2 c 3 d Fungsi Bijektif Bukan fungsi bijektif Gambar 4 Fungsi bijektif dan Bukan fungsi bijektif d. Aljabar Fungsi Aljabar fungsi adalah operasi-operasi yang bisa diterapkan pada fungsi. Mirip seperti bilangan, operasi aljabar pada fungsi juga didefinisikan dengan mencakup penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian.. Misalkan 𝑓(𝑥) dan 𝑔(𝑥) adalah dua fungsi, dan 𝑥 ∈ 𝑅. Operasi aljabar pada fungsi dapat dinyatakan sebagai berikut. i. f g ( x) f ( x) g ( x) 8 ii. iii. iv. f g ( x) f ( x) g ( x) f g ( x) f ( x) g ( x) f f ( x) ( x) g ( x) g Contoh Soal : 1. Penjumlahan 𝑓 dan 𝑔 berlaku f g ( x) f ( x) g ( x) Diketahui f ( x) x 2 dan g ( x) x² 2 . Tentukan f g (x) ! Penyelesaian: f g ( x) f ( x) g ( x) 2 = ( x 2) ( x 4) = x 2 x2 4 = x2 x 4 2. Pengurangan 𝑓 dan 𝑔 berlaku f g ( x) f ( x) g ( x) Diketahui f ( x) x² - 3x dan g ( x) 2x + 1 . Tentukan f g (x) ! Penyelesaian: f g ( x) f ( x) g ( x) 2 = ( x 3x) (2 x 1) = x 2 3x 2 x 1 = x 2 5x 1 3. Perkalian f dan 𝑔 berlaku f g ( x) f ( x) g ( x) Diketahui: f ( x) x 5 dan g ( x) x² x . Tentukan f g (x) ! Penyelesaian : f g ( x) f ( x) g ( x) 2 = ( x 5) ( x x) = x³ + x² - 5x² - 5x = x³ - 4x² - 5x 4. Pembagian f dan g berlaku f f ( x) ( x) g ( x) g f Diketahui: 𝑓(𝑥) = 𝑥² − 4 dan g(𝑥) = 𝑥 + 2. Tentukan (x ) ! g 9 f x2 4 ( x 2)( x 2) Penyelesaian : (x ) = = =x–2 x2 ( x 2) g 3) Jenis-jenis Fungsi a. Fungsi Konstan Fungsi yang memetakan setiap unsur didomain kesatu nilai yang sama. Contoh: f ( x) 3, x R b. Fungsi Identitas Fungsi yang memetakan setiap unsur di domain kedirinya sendiri dilambangkan oleh I c. Fungsi Nilai Mutlak Fungsi nilai mutlak adalah fungsi yang memetakan setiap unsur di domain kesuatu nilai fositif atau nol. Nilai mutlak dilambangakan oleh |𝑥|, f ( x) | x | {x ,xx,x00 d. Fungsi Linear Fungsi yang memetakan setiap x R kesuatu bentuk 𝑎𝑥 + 𝑏 dengan 𝑎 dan 𝑏 merupakan konstanta. Bentuk umum fungsi linear : f ( x) ax b e. Fungsi Kuadrat Fungsi yang memetakan setiap xR kesuatu bentuk ax 2 bx c, dengan 𝑎 ≠ 0,. Bentuk umum dari fungsi kuarat : f ( x) ax 2 bx c B. Komposisi Fungsi 1) Pengertian Komposisi Fungsi Komposisi Fungsi adalah penggabungan operasi dua fungsi secara berurutan sehingga menghasilkan fungsi baru. Fungsi baru hasil kombinasi fungsi-fungsi sebelumnya dinamakan fungsi komposisi. 10 Apabila 𝑔 suatu fungsi dari 𝐴 ke 𝐵 (𝑔 ∶ 𝐴 → 𝐵) dan 𝑓 suatu fungsi dari 𝐵 ke (𝑓 ∶ 𝐵 → 𝐶) . Maka ℎ suatu fungsi dari 𝐴 ke 𝐶 (ℎ: 𝐴 → 𝐶) disebut fungsi komposisi. Simaklah gambar berikut ini: D C C Gambar 5 D Komposisi Fungsi Contoh: 1. 𝑓(𝑥) = 2𝑥 + 3, 𝑥 ∈ R 𝑔(𝑥) = 𝑙𝑜𝑔 𝑥, 𝑥 > 0, 𝑥 ∈ R 𝑔 𝑜 𝑓 (𝑥) = 𝑙𝑜𝑔 (2𝑥 + 3), 𝑥 > − , 𝑥 ∈ R sehingga diperoleh, Domain dari fungsi yang memetakan 𝑓: 𝑥 → 2𝑥 + 3 adalah 𝑫𝑓 = {𝑥|𝑥 𝑹} 11 Domain dari fungsi yang memetakan 𝑔 ∶ 𝑥 → 𝑙𝑜𝑔 𝑥 adalah 𝑫𝑔 = {𝑥|𝑥 > 𝑜, 𝑥 𝑹} Domain dari fungsi yang memetakan 𝑔 𝑜 𝑓 ∶ 𝑥 → 𝑙𝑜𝑔 (2𝑥 + 3) adalah 3 𝑫𝑔 𝑜 𝑓 = {𝑥|𝑥 > − , 𝑥 𝑹} 2 Perhatikan bahwa fungsi ℎ adalah pemetaan dari himpunan 𝐴 ke himpunan 𝐶 dengan perantara himpunan 𝐵. sehingga fungsi h ini adalah komposisi fungsi 𝑔 dan fungsi 𝑓 yaitu fungsi komposisi (𝑓 𝑜 𝑔) atau ℎ(𝑥) = 𝑓 𝑜 𝑔(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)). Definisi: Misal diketahui fungsi-fungsi : 𝑔 ∶ 𝐴 → 𝐵 ditentukan dengan rumus 𝑔(𝑥) 𝑓 ∶ 𝐵 → 𝐵 ditentukan dengan rumus 𝑓(𝑥) maka, komposisi dari fungsi g dan fungsi f ditentukan oleh rumus : 𝑓 𝑜 𝑔 (𝑥) = 𝑓 ( 𝑔 ( 𝑥 )) (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) , dibaca 𝑓 komposisi 𝑔 𝑥 atau 𝑓 (𝑔( 𝑥)) atau 𝑓 bundaran (𝑔 (𝑥)) Dengan menggunakan analisis pemikiran yang sama, komposisi fungsi f(x) dan fungsi g(x) yaitu fungsi komposisi g o f (x), dapat didefinisikan dengan : Definisi : Misalkan diketahui fungsi-fungsi : 𝑓: 𝐴 → 𝐵 ditentukan dengan rumus 𝑓(𝑥) 𝑔: 𝐵 → 𝐶 ditentukan dengan rumus 𝑔(𝑥) maka, komposisi dari fungsi 𝑔 dan fungsi 𝑓 ditentukan oleh rumus : 𝑔 𝑜 𝑓 (𝑥) = 𝑔 (𝑓 ( 𝑥 )) (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) dibaca 𝑔 komposisi 𝑓(𝑥) atau 𝑔 (𝑓 (𝑥)) atau 𝑔 bundaran 𝑓𝑥 12 Agar lebih memahami dan terampil dalam mengaplikasikan rumus-rumus komposisi fungsi, simaklah beberapa contoh berikut : Contoh Soal : a. Diketahui fungsi-fungsi berikut ini : 𝑓∶ 𝑹→𝑹 ditentukan dengan rumus 𝑓(𝑥) = 2𝑥 – 5 𝑔 ∶ 𝑹 → 𝑹 ditentukan dengan rumus 𝑔(𝑥) = 5 – 3𝑥 Tentukan hasil dari 𝑔 𝑜 𝑓(𝑥) dan 𝑓 𝑜 𝑔 (𝑥) jika 𝑥 = −10 Jawab : a. 𝑔 𝑜 𝑓(𝑥) = 𝑔( 𝑓 ( 𝑥 )) 𝑔 𝑜 𝑓 (𝑥) = 𝑔 (2𝑥 − 5) 𝑔 𝑜 𝑓 (𝑥) = 5 – 3 (2𝑥 − 5) 𝑔 𝑜 𝑓 (𝑥) = 5 – 6𝑥 + 15 𝑔 𝑜 𝑓 (𝑥) = 20 – 6𝑥 jika 𝑥 = −10, maka : 𝑔 𝑜 𝑓 (−10) = 20 – 6(−10) 𝑔 𝑜 𝑓 (−10) = 20 + 60 𝑔 𝑜 𝑓 (−10) = 80 b. 𝑓 𝑜 𝑔 (𝑥) = 𝑓 ( 𝑔 ( 𝑥 )) 𝑓 𝑜 𝑔 (𝑥) = 𝑓 (5 – 3𝑥) 𝑓 𝑜 𝑔 (𝑥) = 2(5 – 3𝑥) – 5 𝑓 𝑜 𝑔 (𝑥) = 10 – 6𝑥 – 5 𝑓 𝑜 𝑔 (𝑥) = 5 – 6𝑥 jika 𝑥 = −10, maka : 𝑓 𝑜 𝑔 (−10) = 5 – 6 (−10) 𝑓 𝑜 𝑔 (−10) = 5 + 60 𝑓 𝑜 𝑔(−10) = 65 13 2) Menentukan Fungsi Bila Komposisi Fungsi dan Sebuah Fungsi Lain Misalkan fungsi komposisi (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) atau (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) diketahui dan sebuah fungsi 𝑓 (𝑥) juga diketahui, maka fungsi 𝑔(𝑥) bisa ditentukan begitupun sebaliknya. Persoalan seperti ini dapat diperlihatkan dengan bagan berikut : Gambar 6 Menentukan Fungsi Bila Komposisi Fungsi dan Sebuah Fungsi Lain Contoh soal : 1. Diketahui 𝑓(𝑥) = 2𝑥 + 1 dan (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 2𝑥² − 2𝑥 + 7 . Tentukan rumus fungsi 𝑔(𝑥)! Penyelesaian : (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 2𝑥² − 2𝑥 + 7 𝑓(𝑔 ( 𝑥 )) = 2𝑥² − 2𝑥 + 7 2(𝑔 ( 𝑥 )) + 1 = 2𝑥² − 2𝑥 + 7 2(𝑔 (𝑥)) = 2𝑥² − 2𝑥 + 6 𝑔(𝑥) = 𝑥² − 𝑥 + 3 Jadi, rumus fungsi 𝑔(𝑥) = 𝑥² − 𝑥 + 3 14 2. Diketahui 𝑔(𝑥) = 2𝑥 + 5 dan (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 4𝑥² − 10𝑥 + 9. Tentukan rumus fungsi 𝑓(𝑥). Penyelesaian : (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 4𝑥² − 10𝑥 + 9 𝑓(𝑔 (𝑥)) = 4𝑥² − 10𝑥 + 9 𝑓(2𝑥 + 5) = 4𝑥² − 10𝑥 + 9 2𝑥 + 5 = 𝑝, maka misalkan: 2𝑥 = 𝑝 – 5 𝑥 = p 5 2 𝑓 (𝑞) = 4 − 10 + 9 𝑓(𝑞) = (𝑞 − 5)² − 5(𝑞 − 5) + 9 𝑓(𝑞) = 𝑞² − 10𝑞 + 25 − 5𝑞 + 25 + 9 𝑓(𝑞) = 𝑞² − 15𝑞 + 59 Maka, rumus fungsi 𝑓(𝑥) = 𝑥² − 15𝑥 + 59 3) Sifat-sifat komposisi fungsi a. Pada umumnya operasi pada fungsi-fungsi tidak komutatif. Untuk sebarang fungsi-fungsi 𝑓(𝑥) dan 𝑔(𝑥), pada umumnya: (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) ≠ (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) b. Operasi komposisi pada fungsi-fungsi bersifat asosiatif. Untuk sebarang fungsi-fungsi 𝑓(𝑥) , 𝑔(𝑥) dan ℎ(𝑥) , maka berlaku hubungan: (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = ((𝑓 𝑜 𝑔)𝑜 ℎ)(𝑥) Dengan demikian, bentuk-bentuk ((𝑓𝑜)𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) ((𝑓 𝑜 𝑔) 𝑜 ℎ)(𝑥) ditulis sebagai (𝑓 𝑜 𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) Pembuktian: Ambil sebarang x R, sehingga; (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = 𝑓(𝑥)𝑜(𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) atau 15 (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = 𝑓 (𝑥)𝑜(𝑔(ℎ)(𝑥)) (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = (𝑓(𝐺(ℎ)(𝑥))) (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = ((𝑓 𝑜 𝑔)ℎ)(𝑥) (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥)𝑜 ℎ(𝑥) (𝑓 𝑜 (𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = ((𝑓 𝑜 𝑔)𝑜 ℎ)(𝑥) Karena persamaan diatas berlaku untuk setiap x, maka menurut kesamaan dua fungsi, terbukti. c. Dalam operasi komposisi fungsi-fungsi terdapat sebuah identitas, yaitu fungsi identitas, 𝐼(𝑥) = 𝑥 .Fungsi identitas 𝐼(𝑥) = 𝑥 mempunyai siifat: (𝑓 𝑜 𝐼)(𝑥) = (𝐼 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑓(𝑥) Artinya untuk setiap fungsi akan berlaku; (𝑓 𝑜 𝐼)(𝑥) = (𝐼 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑓(𝑥) Contoh Soal: 1. Diketahui 𝑓 ∶ 𝑅 → 𝑅, g : R → R, dan ℎ ∶ 𝑅 → 𝑅 ditentukan oleh rumus 𝑓(𝑥) = 2𝑋 + 1, 𝑔(𝑥) = 3𝑥 dan ℎ(𝑥) = 𝑥² − 2 . Fungsi identitas 𝐼 pada 𝑅 ditentukan oleh rumus 𝐼(𝑥) = 𝑥. Tentukan rumus fungsi yang dinyatakan dengan: a. (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) b (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) c. ((𝑓 𝑜 𝑔)𝑜 ℎ)(𝑥) d. (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) e. (𝐼 𝑜 𝑓)(𝑥) f. (𝑓 𝑜 𝐼)(𝑥) Penyelesaian: a. (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 𝑓(3𝑥) (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 2(3𝑥) + 1 (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 6𝑥 + 1 b. (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑔(𝑓(𝑥)) (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑔(2𝑥 + 1) 16 (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 3(2𝑥 + 1) (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 6𝑥 + 3 c. Jika ditanyakan (𝑓𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) dari 𝑓(𝑥), 𝑔(𝑥) dan ℎ(𝑥) maka, langkah-langkahnya: Bisa mengerjakan mencari komposisi (𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) terlebih dahulu lalu mengganti 𝑥 pada 𝑓(𝑥) dari hasil (𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) Atau dengan mencari komposisi (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) terlebih dahulu lalu mengganti 𝑥 pada ℎ(𝑥) dari hasil (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥). Jadi, kita bisa memilih untuk mengerjakan komposisi (𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) atau (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) terlebih dahulu, karena operasi komposisi berlaku Sifat Asosiatif. ((𝑓 𝑜 𝑔)𝑜 ℎ)(𝑥) = (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥² − 2) ((𝑓 𝑜 𝑔)𝑜 ℎ)(𝑥) = 6(𝑥² − 2) + 1 ((𝑓 𝑜 𝑔)𝑜 ℎ)(𝑥) = 6𝑥² − 12 + 1 ((𝑓 𝑜 𝑔)𝑜 ℎ)(𝑥) = 6𝑥² − 11 d. Sama seperti langkah-langkah pada point c, kita cari terlebih dahulu, (goh)(x). (𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) = 𝑔(ℎ(𝑥)) (𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) = 𝑔(𝑥² − 2𝑥) (𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) = 3(𝑥² − 2𝑥) (𝑔 𝑜 ℎ)(𝑥) = 3𝑥² − 6𝑥 Lalu kita mencari (𝑓 𝑜 (𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = (𝑓(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = 𝑓(3𝑥² − 6) (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = 2(3𝑥² − 6) + 1 (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = 6𝑥² − 12 + 1 (𝑓 𝑜(𝑔 𝑜 ℎ))(𝑥) = 6𝑥² − 11 e. (𝐼 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝐼(𝑓(𝑥)) (𝐼 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝐼(2𝑥 + 1) (𝐼 𝑜 𝑓)(𝑥) = 2𝑥 + 1 17 f. (𝑓 𝑜 𝐼)(𝑥) = 𝑓(𝐼(𝑥)) (𝑓 0 𝐼)(𝑥) = 𝑓(𝑥) (𝑓 𝑜 𝐼)(𝑥) = 2𝑥 + 1 Dari keenam soal-soal diatas dapat dilihat bahwa semua sifat-sifat pada komposisi fungsi itu terbukti. C. Fungsi Invers 1. Pengertian Fungsi Invers Suatu fungsi atau pemetaan pasti melibatkan dua himpunan. Misalkan fungsi f memetakan unsur a A ke b B , shingga fungsi f dapat dinyatakan dalam bentuk pasangan berurut : terurut f = (a, b) | a A dan b B} . Pemetaan b B ke a A diperoleh dengan cara menukarkan atau membalik pasangan terurut ( a, b) f menjadi (b, a) . Pasangan terurut (b, a) ini adalah unsur dari invers fungsi f . Jika invers dari fungsi f itu dilambangkan dengan f 1 = (b, a) | b B dan a A} . Berdasarkan deskipsi di atas, invers atau suatu fungsi dapat didefinisikan sebagai berikut. Definisi : Jika fungsi f : A→B dinyatakan dengan pasangan terurut f (a, b) | a A dan b A} Maka invers fungsi f adalah f 1 : B A ditentukan oleh f 1 (b, a) | b B dan a A} Hasil invers suatu fungsi belum tentu berupa fungsi, tetapi dapat saja merupakan hubungan atau relasi biasa. Jika invers dari suatu fungsi merupakan fungsi pula, maka invers fungsi yang demikian disebut fungsi invers. f : A B mempunyai fungsi invers f 1 : B A, jika setiap anggota B merupakan peta dari tepat satu anggota A, dan merupakan fungsi bijektif. Berikut ini dinyatakan teorema fungsi invers, dan 18 pembuktiannya. Teorema Fungsi Invers f :A B Misalkan adalah fungsi bijektif. Maka f 1 : B A menyatakan fungsi invers dari f yang juga bijektif. Bukti: Diketahui f : A B bijektif, maka f satu-satu dan pada. Kita akan membuktikannya bahwa f 1 : B A adalah merupakan: a. Suatu fungsi b. Pada, dan c. Satu-satu Pembuktian : a. Ambil sebarang unsur b B karena f bijektif, maka b memiliki padanannya di A, yaitu ada a A yang memenuhi f ( a ) b : Padanan b ini tunggal. 1) Untuk sebarang b B, b memiliki padanan di A dan pemedanannya tunggal. 2) f 1 adalah suatu fungsi. b. Ambil sebarang unsur di A, misalnya a A , maka terdapat f ( a ) B karena f fungsi pada. Menurut definisi invers fungsi, f 1 ( a ) dipadankan ke a . 1) Untuk setiap a A, terdapat f ( a ) B sehingga f 1 f (a) a 2) f 1 pada. b. Ambil dua unsur berbeda di B misalkan b1, b2 B b1 b2 . Karena f 1 suatu fungsi maka b1 dan b2 dipetakan masing-masing ke f 1 (b1 ) dan f 1 (b2 ) A. Andaikan f 1 (b1 ) f 1 (b2 ), maka ada unsur di A yaitu f 1 (b1 ) yang dipetakan ke dua unsur berbeda di B (yaitu b1 dan b2 ). Akibatnya, f bukan fungsi. Hal ini bertentangan dengan fakta bahwa f 19 1 1 itu fungsi. Maka haruslah f (b1 ) f (b2 ). 1) Untuk setiap b1,b2 B dengan b1 b2 berlaku f 1 (b1 ) f 1 (b2 ). 2) f 1 satu-satu. 2. Menentukan Rumus Fungsi Invers Sebuah fungsi f mempunyai invers berupa fungsi, maka fungsi f tersebut haruslah merupakan fungsi bijektif. Misalkan f adalah sebuah fungsi bijektif, maka invers fungsi f adalah fungsi invers f 1 . Dalam bahasa pemetaan, pernyataan itu dapat diungkapkan sebagai berikut: a. Untuk setiap anggota xDf y f ( x ) W f . Kemudian oleh dipetakan ke anggota f 1 , untuk setiap y f (x ) dipetakan kembali ke x. Berdasarkan aturan komposisi pada fungsi-fungsi, pemetan berantai f diikuti dengan f 1 tersebut ditulis sebagai : ( f 1 f )( x) x I ( x), sebuah fungsi identitas. b. Dengan menggunakan analisis yang sama, apabila pemetaan dimulai dengan maka f 1 terlebih dulu kemudian diikuti dengan f , pemetaan berantai ini ditulis dengan ( f f 1 )( x) x I ( x), sebuah fungsi identitas. Berdasarkan uraian diatas, fungsi invers f 1 dapat didefinisikan dengan menggunakan operasi komposisi sebagai berikut. Definisi : Misalkan f adalah sebuah fungsi bijektif dengan daerah asal D f dan wilayah hasil W f . Fungsi f 1 adalah invers dari f , jika dan hanya jika. ( f 1 f )( x) x I ( x) untuk x D f , dan ( f f 1 )( x) x I ( x) untuk x W f .Dengan demikian, untuk memeriksa apakah sebuah fungsi (misalnya 20 fungsi g (x) adalah fungsi invers dari fungsi f maka cukup ditunjukkan bahwa : ( g f )( x ) x I ( x ) dan ( f g )( x ) x I ( x ) Rumus Fungsi Invers Misalkan f fungsi yang memtakan x ke y dinyatakan f : x y atau ditulis dengan y f (x ). Invers fungsi f (dilambangkan f 1 ) memetakan y ke x : f 1 ( y ). Invers suatu fungsi bisa berupa fungsi atau bukan fungsi. Invers suatu fungsi yang berupa fungsi disebut invers. Langkah-langkah menentukan fungsi inver adalah sebagai berikut. 1. Misalkan y f (x ), kemudian diubah menjadi bentuk x g ( y ). 2. Tuliskan x sebagai f 1 ( y ) sehingga f 1 ( y ) g ( y ). 3. Ubahlah huruf y dengan x sehingga didapat rumus fungsi invers f 1 ( x). Beberapa contoh fungsi dan fungsi inversnya 1. f ( x) ax b, f 1 ( x) 2. f ( x) x b a ax b 1 dx b , f ( x) cx a cx a 3. f ( x) ax 2 bx c, f 1 ( x) b b 2 4 a (c x ) 2a 4. f ( x) a log cx, f 1 ( x) f 1 ( x) 1 5. f ( x) a cx , f 1 ( x) a log x c ax c 21 Pembuktian : 1. f ( x) ax b, Misal : y ax b ax y b x y b a y b a x b f 1 ( x ) Terbukti a f 1 ( y) 2. f ( x) ax b cx d Misal: ax b cx d y (cx d ) ax b y cxy dy ax b x(cy a ) b dy dy b cy a dy b f 1 ( y ) cy a dx b f 1 ( x) cx a x Terbukti 22 3. f ( x) ax 2 bx c, Misal : y ax 2 bx c ax 2 bx y c x2 b b x a 2a b x 2a 2 yc b a 2a yc b a 2a 2 2 x b 2a yc b a 2a x b 2a 4a ( y c ) b 2 4a 2 x x f f 1 1 2 b 2 4a ( y c ) b 2a b 2a b 4 a (c y ) 2 2a ( y) ( x) b b 2 4 a (c y ) b b 2 4 a (c x ) 2a 2a 4. f ( x) a log cx, Misal : y a log cx y a log cx y a log c a log x a 2 log x y a log c x a y a log c ay x a log c ay c a ay c ax f 1 ( x) c f 1 ( y ) Terbukti Terbukti 23 5. f ( x) a cx Misal : y a cx a log y cx 1a , log y x c x log y a 1 a 1 a 1 c f ( y ) log y f ( x) log x 1 c 1 c Terbukti Grafik suatu Fungsi dan Grafik Fungsi Inversnya Fungsi f memiliki fungsi invers ( f 1 ) hanya jika f bijektif (satu-satu dan pada). Diketahui bahwa ( f 1 ) juga bijektif dan fungsi invers dari ( f 1 ) adalah f . Fungsi f bijektif, pengertiannya adalah setiap elemen di A dipetakan tepat satu-satu ke sebuah elemen di B oleh fungsi f yang dituliskan dalam pasangan terurut sebagai {(𝑎, 1), (𝑏, 2), (𝑐, 3)}. Fungsi invers dari f yaitu f 1 . Setiap elemen di B dipetakan tepat satu-satu ke sebuah elemen di A oleh fungsi f 1 yang dituliskan dalam pasangan terurut sebgai {(1, 𝑎}), (2, 𝑏), (3, 𝑐)} . Himpunan pasangan terurut oleh f 1 diperoleh dengan menukar urutan dalam himpunan pasangan terurut f . Grafik fungsi bijektif y f (x ) pada himpunan bilangan real adalah sebuah kurva yang dibangun oleh himpunan titik-titik {( x, y f ( x)}. Sementara itu, grafik fungsi invers f 1 ( x) ditentukan oleh himpunan titik-titik {( y f ( x))} . Artinya, grafik fungsi f 1 ( x) adalah pencerminan dari grafik fungsi f (x) terhadap garis y x. 24 Menggambar grafik fungsi invers Telah Anda ketahui bahwa fungsi f memiliki fungsi invers f f 1 hanya jika bijektif (satu-satu dan pada). Fungsi-fungsi dan fungsi invernya dapat disajikan dalam bentuk grafik. Grafik fungsi bijektif pada himpunan bilangan real (R) adalah bentuk sebuah kurva yang dibangun oleh himpunan titik-titik [( x, y f ( x)]. Sedangkan fungsi inversnya f 1 ( x) ditentukan oleh himpunan titik-titik [( y f ( x), x)] Agar lebih jelas, perhatikan contoh dibawah ini. Contoh Soal : Diketahui fungsi f : R R ditentukan oleh f ( x) 2 x 6 Tentukan: a. Rumus fungsi untuk b. Daerah asal untuk f 1 ( x); c. Daerah asal untuk f (x); d. Gambarlah grafik fungsi f (x ) dan f 1 ( x); Jawab: f ( x) y 2x 6 y 2x y 6 x y6 2 f 1 ( y ) y6 2 a. Daerah asal fungsi f (x ) adalah {x | x R} b. Daerah asal fungsi f 1 ( x) adalah {x | x R} c. 1) Untuk: f ( x) 2 x 6 x 0 -3 y f (x ) 6 0 25 2) Untuk: f 2 x y f 1 ( x) ( x) 1 x3 2 0 6 -3 0 d. Grafik f (x ) dan f 1 ( x) Dari grafik di atas, terlihat bahwa grafik fungsi f (x ) dengan grafik fungsi inversnya f 1 ( x) simetris terhadap f ( x ) x , sehingga dapat dikatakan bahwa: Grafik fungsi invers f 1 ( x) adalah pencerminan dari grafik fungsi f (x ) terhadap garis f ( x) x. Fungsi Invers dari Komposisi Fungsi Misalkan h (x ) adalah fungsi komposisi yang dibentuk dari fungsi f (x) dan g (x ) . Ada 2 macam kemungkinan fungsi h (x ) yang dapat dibentuk, yaitu: h( x) ( f g )( x) atau h( x) ( g f )( x) dengan demikian, invers dari fungsi h (x ) adalah merupakan f 1 ( x) ( f g )( x) fungsi, maka atau f 1 ( x) ( g f ) 1 ( x) . bentuk-bentuk Jika h 1 ( x) ( f g ) 1 ( x) h 1 atau h 1 ( x) ( g f ) 1 ( x) disebut sebagai fungsi invers dari fungsi komposisi. Perhatikan gambar dibawah ini, misalkan fungsi f dan fungsi g masing-masing merupakan fungsi bijektif sehingga mempunyai fungsi invers f 1 26 dan g 1 . Fungsi komposisi ( f g ) , pemetaan pertama ditentukan oleh g dan pemetaan kedua ditentukan oleh f . Mula-mula x oleh fungsi g dipetakan ke y , kemudian y oleh fungsi f dipetakan kembali ke z (gambar a). Fungsi ( f g )( x) 1 memetakan z ke x . Mula-mula z oleh f 1 dipetakan ke y , kemudian y oleh g 1 dipetakan kembali ke x Gambar 7 Fungsi Invers dari Komposisi Fungsi Maka ( f g )( x) 1 dapat dinyatakan sebagai komposisi dari (bertindak sebagai pemetaan pertama) dan g 1 ( x) (bertindak sebagai pemetaan kedua). Sesuai dengan aturan komposisi, pemetaan berantai seperti itu dituliskan sebagai ( g 1 f 1 )( x) Dengan demikian, diperoleh hubungan ( f g ) 1 ( x) ( g 1 f 1 )( x) . Dengan menggunakan analisis yang sama, dapat ditunjukkan bahwa fungsi invers dari fungsi komposisi ditentukan oleh ( g f )( x) ( f 1 g 1 )( x) . Diagram pemetaan gambar dibawah ini: ( g f )( x) ( f 1 g 1 )( x) diperlihatkan pada Gambar 8 Komposisi Fungsi dari Fungsi Invers Berdasarkan deskripsi di atas dapat disimpulkan bahwa fungsi invers dari suatu fungsi komposisi dapat ditentukan dengan menggunakan hubungan berikut. 27 ( f g )( x) ( g 1 f 1 )( x) , atau ( g f ) 1 ( x) ( f 1 g 1 )( x) Apabila fungsi komposisi dari fungsi f dan g adalah fungsi h , ditulis h f g maka invers dari fungsi komposisi adalah h 1 ( f g ) 1 1. ( f g ) 1 ( x) ( f 1 g 1 )( x) ( g f ) 1 ( x) ( g 1 f 1 )( x) 2. ( f g h) 1 h 1 g 1 f 1 3. f f 1 f 1 f 1 28 SOAL - SOAL 1. UJIAN NASIONAL SMA TAHUN 2010 (9x + 4) 5 Diketahui 𝑓(𝑥) = (6x−5) , 𝑥 ≠ 6 dan fungsi invers dari 𝑓(𝑥) adalah 𝑓 −1 (2) adalah … A. B. C. 𝟏𝟒 D. − 𝟑 17 E. − 14 6 17 14 14 3 21 Pembahasan : (9𝑥+4) 𝑓(𝑥) = (6𝑥−5) (9𝑥+4) 𝑦 = (6𝑥−5) 𝑦 (6𝑥 – 5) = (9𝑥 + 4) 6𝑥𝑦 – 5𝑦 = 9𝑥 + 4 6𝑥𝑦 – 9𝑥 = 5𝑦 + 4 (6𝑦 – 9)𝑥 = 5𝑦 + 4 (5y + 4) 𝑥 = (6y − 9) Maka diperoleh : (5𝑥 + 4) 9 f −1 (𝑥) = (6𝑥 − 9) dengan 𝑥 ≠ 6 f −1 (2) = (5.2 + 4) (6.2 − 9) f −1 (2) = 14 3 (9x + 4) 5 14 Jadi, nilai 𝑓 −1 (2) pada persamaan 𝑓(𝑥) = (6x−5) , 𝑥 ≠ 6 adalah 3 29 2. UJIAN NASIONAL SMA TAHUN 2019 Diketahui fungsi 𝑓(𝑥) = 𝑝𝑥+𝑞 𝑥+2 , 𝑞 ≠ 0. Jika 𝑓 −1 menyatakan invers dari 𝑓 dan 𝑓 −1 (𝑞) = −1 maka nilai 𝑓 −1 (2𝑞) adalah … 5 A. − 2 D. 𝟑 B. − 𝟐 E. 3 2 5 2 C. 0 Pembahasan: Mencari fungsi invers dari 𝑓(𝑥): Misalkan 𝑓(𝑥) = 𝑦, maka: 𝑦= 𝑝𝑥+𝑞 𝑥+2 𝑦(𝑥 + 2) = 𝑝𝑥 + 𝑞 𝑥𝑦 + 2𝑦 = 𝑝𝑥 + 𝑞 𝑥𝑦 − 𝑝𝑥 = 𝑞 − 2𝑦 𝑥= 𝑞−2𝑦 𝑦−𝑝 Diketahui nilai 𝑓 −1 (𝑞) = −1, maka akan diperoleh nilai p. 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑞−2𝑥 𝑓 −1 (𝑞) = 𝑞−2𝑞 𝑥−𝑝 𝑞−𝑝 𝑞 𝑓 −1 (𝑞) = − 𝑞−𝑝 𝑞 −1 = − 𝑞−𝑝 𝑞 =𝑞−𝑝 𝑝 =𝑞−𝑞 =0 Mencari nilai 𝑓 −1 (2𝑞): 𝑓 −1 (2𝑞) = 𝑞−2 ∙ 2𝑞 𝑓 −1 (2𝑞) = 𝑞−4𝑞 2𝑞−𝑝 𝑞−𝑝 30 − 3𝑞 𝑓 −1 (2𝑞) = 2𝑞−𝑝 − 3𝑞 𝑓 −1 (2𝑞) = 2𝑞−0 𝑓 −1 (2𝑞) = − 3𝑞 2𝑞 3𝑞 3 𝑓 −1 (2𝑞) = − 2𝑞 = − 2 3. UJIAN NASIONAL SMA 2018 Diketahui 𝑓(𝑥) = 2𝑥 − 3 dan (𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥) = 4𝑥 − 9. Nilai dari 𝑔−1 (3) =… A. 3 C. 5 B. 4 D. 6 E. 7 Pembahasan : 𝑔(𝑓(𝑥)) = 4𝑥 − 9 , maka 𝑔(𝑥) = 4(𝑓 −1 (𝑥)) − 9 INGAT Jika 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏 maka 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑥−𝑏 𝑎 sehingga diperoleh 𝑥+3 𝑔(𝑥) = 4 ( ) − 9 = 2𝑥 − 3 2 Jadi 𝑔−1 (𝑥) = 𝑔−1 (3) = 𝑥+3 2 3+3 2 = 3. 4. UJIAN NASIONAL SMA 2018 Diketahui 𝑓(𝑥) = 3𝑥 + 2 dan (𝑔 ∘ 𝑓)(𝑥) = 6𝑥 − 4. Nilai dari 𝑔−1 (−4) = … A. 4 C. 1 B. 2 D. −2 E. −4 Pembahasan : Diketahui 𝑔(𝑓(𝑥)) = 6𝑥 − 4, maka 𝑔(𝑥) = 6(𝑓 −1 (𝑥)) − 4 31 sehingga diperoleh 𝑥−2 𝑔(𝑥) = 6 ( ) − 4 = 2𝑥 − 3 Jadi 𝑥+8 2 −4 + 8 𝑔−1 (−4) = = 2. 2 𝑔−1 (𝑥) = 5. UJIAN NASIONAL SMA 2018 Diketahui 𝑓(𝑥) = 8𝑥 − 2 dan 𝑔(𝑥) = 𝑥 2 − 𝑥 − 6. Fungsi komposisi (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) adalah ... A. (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 8𝑥 2 − 8𝑥 − 48 B. (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 8𝑥 2 − 8𝑥 + 48 C. (𝒇 𝒐 𝒈)(𝒙) = 𝟖𝒙𝟐 − 𝟖𝒙 − 𝟓𝟎 D. (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 8𝑥 2 − 8𝑥 + 50 E. (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 8𝑥 2 + 8𝑥 − 50 Pembahasan : (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 8(𝑥 2 − 𝑥 − 6) − 2 = 8𝑥 2 − 8𝑥 − 48 − 2 = 8𝑥 2 − 8𝑥 − 50 6. UJIAN NASIONAL SMA 2018 2𝑥+3 4 Diketahui 𝑓(𝑥) = 5𝑥+4 ; 𝑥 ≠ − 5. Invers dari fungsi 𝑓(𝑥) adalah ... A. B. 5𝑥−4 3 ;𝑥 ≠ −2 2𝑥+3 5𝑥+4 2𝑥−3 3 ;𝑥 ≠ 2 C. 2𝑥+3 4 ;𝑥 ≠ 5 5𝑥+4 D. −𝟒𝒙+𝟑 𝟓𝒙−𝟐 INGAT 𝑎𝑥+𝑏 𝑐𝑥+𝑑 maka 𝑓 −1 (𝑥) = 𝟐 ;𝒙 ≠ 𝟓 Pembahasan : Jika 𝑓(𝑥) = E. −𝑑𝑥+𝑏 𝑐𝑥−𝑎 4𝑥−3 2 ;𝑥 ≠ 5 5𝑥−2 32 2𝑥+3 𝑓(𝑥) = 5𝑥+4 𝑓 −1 (𝑥) = −4𝑥 + 3 5𝑥 − 2 7. UJIAN NASIONAL SMA 2017 Diketahui fungsi 𝑓 ∶ 𝑅 → 𝑅 dan 𝑔 ∶ 𝑅 → 𝑅. Jika 𝑔(𝑥) = 2𝑥 − 4 dan (𝑔 ∘ 𝑓) = 4𝑥 2 − 24𝑥 + 32, fungsi 𝑓(−2) adalah …. A. 12 C. 32 B. 24 D. 50 E. 95 Pembahasan : Berpedoman pada 𝑔(𝑥) = 2𝑥 − 4 maka bisa diartikan (𝑔 ∘ 𝑓) = 2𝑓(𝑥) − 4. (𝑔 ∘ 𝑓) = 4𝑥 2 − 24𝑥 + 32 2𝑓(𝑥) − 4 = 4𝑥 2 − 24𝑥 + 32 2𝑓(𝑥) = 4𝑥 2 − 24𝑥 + 36 𝑓(𝑥) = 2𝑥 2 − 12𝑥 + 18 Subtitusikan x = −2 pada fungsi f(x) tersebut. 𝑓(−2) = 2(−2)2 − 12(−2) + 18 = 8 + 24 + 18 = 50 8. UJIAN NASIONAL SMA 2018 Diketahui fungsi 𝑓: 𝑹 → 𝑹, 𝑔 ∶ 𝑹 → 𝑹 dengan 𝑔(𝑥) = −𝑥 + 3 dan (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 4𝑥 2 − 26𝑥 + 32. Nilai 𝑓(1) adalah … A.− 5 C. −3 B. −𝟒 D. 3 E. 4 Pembahasan : (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 4𝑥 2 − 26𝑥 + 32 33 𝑓(−𝑥 + 3) = 4𝑥 2 − 26𝑥 + 32 Misalkan : −𝑥 + 3 = 𝑡, maka : 𝑓(𝑡) = 4(−𝑡 + 3)2 − 26(−𝑡 + 3) + 32 𝑓(𝑡) = 4(𝑡 2 − 6𝑡 + 9) − 26(−𝑡 + 3) + 32 𝑓(𝑡) = 4𝑡 2 − 24𝑡 + 36 + 26𝑡 − 46 𝑓(𝑡) = 4𝑡 2 + 2𝑡 − 10 𝑓(1) = 4 + 2 − 10 𝑓(1) = −4 Jadi, nilai 𝑓(1)pada persamaan 𝑔(𝑥) = −𝑥 + 3 dan (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 4𝑥 2 − 26𝑥 + 32 adalah -4 9. UJIAN NASIONAL SMA 2018 Diketahui 𝑔(𝑥) = 3𝑥 + 2 dan (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = 3𝑥+2 3𝑥+1 1 ; 𝑥 ≠ − 3. Rumus fungsi 𝑓(𝑥) = … A. B. 𝑥 2 3𝑥+2 𝑥 𝑥+2 ;𝑥 ≠ −3 ; 𝑥 ≠ −2 C. D. 𝒙 𝒙−𝟏 ;𝒙 ≠ 𝟏 3𝑥 E. 1 3𝑥−1 ;𝑥 ≠ 3 Pembahasan : 3𝑥 + 2 3𝑥 + 1 3𝑥 + 2 𝑓(3𝑥 + 2) = 3𝑥 + 1 3𝑥 + 2 𝑓(3𝑥 + 2) = (3𝑥 + 2) − 1 (𝑓 𝑜 𝑔)(𝑥) = Misalkan 3𝑥 + 2 = 𝑡, maka : 𝑡 𝑡−1 𝑥 𝑓(𝑥) = 𝑥−1 𝑓(𝑡) = Jadi, 𝑓(𝑥) = 𝑥 𝑥−1 ,𝑥 ≠ 1 10. UJIAN NASIONAL SMA 2018 3𝑥 3𝑥−3 ;𝑥 ≠ 1 34 2𝑥+3 Diketahui 𝑓(𝑥) = 𝑥−5 , 𝑥 ≠ 5 dan 𝑔(𝑥) = 3𝑥 + 1. Rumus (𝑔 𝑜 𝑓)−1 (𝑥) = … A. B. 5𝑥+4 𝑥+7 𝟓𝒙+𝟕 𝒙−𝟕 ; 𝑥 ≠ −7 5𝑥+4 C. 𝑥−4 ;𝒙 ≠ 𝟕 D. ;𝑥 ≠ 4 5𝑥−4 𝑥−7 E. 5𝑥−7 𝑥−4 ;𝑥 ≠ 4 ;𝑥 ≠ 7 Pembahasan : (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑔(𝑓(𝑥)) 2𝑥 + 3 ) 𝑥−5 2𝑥 + 3 (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 3 ( )+1 𝑥−5 6𝑥 + 9 𝑥 − 5 (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = + 𝑥−5 𝑥−5 7𝑥 + 4 (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑥−5 (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑔 ( Misalkan (𝑔 𝑜 𝑓)(𝑥) = 𝑦 𝑦= 7𝑥 + 4 𝑥−5 𝑥𝑦 − 5𝑦 = 7𝑥 + 4 𝑥𝑦 − 7𝑥 = 5𝑦 + 4 𝑥(𝑦 − 7) = 5𝑦 + 4 𝑥= Jadi, (𝑔 𝑜 𝑓)−1 (𝑥) = 5𝑦 + 4 𝑦−7 (𝑔 𝑜 𝑓)−1 (𝑦) = 5𝑦 + 4 𝑦−7 (𝑔 𝑜 𝑓)−1 (𝑥) = 5𝑥 + 4 𝑥−7 5𝑥+4 𝑥−7 11. SBMPTN 2018 Diketahui fungsi 𝑓 dan 𝑔 mempunyai invers. Jika 𝑔(2𝑓(𝑥)) = 2𝑥 − 1 dan f(x-2) = x+3, maka nilai 𝑓 −1 (−1) . 𝑔−1 (−1) adalah … A. −𝟔𝟎 C. −40 E. −20 35 B. −50 D. −30 Pembahasan : 𝑓(𝑥) = 𝑎 𝑓 −1 (𝑎) = 𝑥 Mencari nilai 𝑔−1 (−1) 𝑔(2𝑓(𝑥)) = 2𝑥 − 1 𝑔−1 (2𝑥 − 1) = 2𝑓(𝑥) 𝑔−1 (2𝑥 − 1) = 𝑔−1 (−1) 2𝑥 − 1 = −1 2𝑥 = 0 𝑥=0 𝑔−1 (2𝑥 − 1) = 𝑔−1 (𝑥) 𝑔 −1 (2(0) − 1) = 2𝑓(0) 𝑔−1 (−1) = 2𝑓(0) Mencari nilai 𝑓(0) terlebih dahulu 𝑓(𝑥 − 2) = 𝑥 + 3 𝑓(𝑥 − 2) = 𝑓(0) 𝑥−2=0 𝑥=2 𝑓(2 − 2) = 2 + 3 𝑓(0) = 5 Subtitusikan 𝑓(0) = 5 ke persamaan 𝑔−1 (−1) = 2𝑓(0) 𝑔−1 (−1) = 2𝑓(0) 𝑔−1 (−1) = 2 . 5 𝑔−1 (−1) = 10 Mencari nilai 𝑓 −1 (−1) 𝑓(𝑥 − 2) = 𝑥 + 3 𝑓 −1 (𝑥 + 3) = 𝑥 − 2 𝑓 −1 (𝑥 + 3) = 𝑓 −1 (−1) 36 𝑓 −1 (𝑥 + 3) = 𝑥 − 2 𝑓 −1 (−4 + 3) = −4 − 2 𝑓 −1 (−1) = −6 Subtitusikan 𝑓 −1 (−1) = −6 dan 𝑔−1 (−1) = 10 ke persamaan 𝑓 −1 (−1) . 𝑔−1 (−1) 𝑓 −1 (−1) . 𝑔−1 (−1) = −6 . 10 𝑓 −1 (−1) . 𝑔−1 (−1) = −60 12. SBMPTN 2013 Jika 𝑓 ( 1 𝑥−1 )= A. -1 C. 1 B. 0 D. 2 𝑥−6 𝑥+3 maka nilai 𝑓 −1 (−2) adalah … E. 3 Pembahasan : (𝑓 𝑜 𝑔) (𝑥) = ℎ(𝑥) 𝑓(𝑔(𝑥)) = ℎ(𝑥) Jika 𝑓(𝑥) = ℎ(𝑔−1 (𝑥)) maka 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑔(ℎ−1 (𝑥)) 1 𝑔(𝑥) = ( ) 𝑥−1 𝑥−6 ℎ(𝑥) = ℎ−1 (𝑥) = 𝑥+3 −3𝑥−6 𝑥−1 −3(−2)−6 ℎ−1 (2) = −2−1 =0 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑔(ℎ−1 (𝑥)) 𝑓 −1 (−2) = 𝑔(ℎ−1 (−2)) 𝑓 −1 = 𝑔(0) 𝑓 −1 (−2) = 1 0−1 𝑓 −1 (−2) = 1 −1 37 𝑓 −1 (−2) = −1 1 Jadi, nilai dari 𝑓 −1 (−2) pada persamaan 𝑓 (𝑥−1) = 𝑥−6 𝑥+3 adalah -1 13. SNMPTN 2011 Jika 𝑓(𝑥 − 1) = 𝑥 + 2 dan 𝑔(𝑥) = 2−𝑥 𝑥+3 maka nilai (𝑔−1 𝑜 𝑓)(1) adalah … A. -6 C. − B. -2 D. 1 E. 4 6 1 4 Pembahasan : 𝑓(𝑥 − 1) = 𝑥 + 2 𝑓(2 − 1) = 2 + 2 𝑓(1) = 4 𝑔(𝑥) = Untuk mencari 𝑓(1) dapat dilakukan cara berikut: 𝑓(𝑥 − 1) = 𝑓(1) 𝑥−1=2 𝑥=2 Pada komposisi fungsi, berlaku: (𝑔−1 𝑜 𝑓) (1) = 𝑔−1 ((𝑓(1)) Kemudian subtitusikan −𝑥 + 2 𝑥+3 𝑓(1) = 4, sehingga: −3𝑥 + 2 𝑥+1 −3(4) + 2 𝑔−1 (4) = 4+1 (𝑔−1𝑜 𝑓) (1) = 𝑔−1 (4) 𝑔−1 (𝑥) = −12 + 2 4+1 −10 𝑔−1 (4) = 5 𝑔−1 (4) = 𝑔−1 (4) = −2 Jadi, nilai dari (𝑔−1 𝑜 𝑓)(1) pada persamaan 𝑓(𝑥 − 1) = 𝑥 + 2 dan 𝑔(𝑥) = 2−𝑥 𝑥+3 adalah -2 38 14. SBMPTN 2014 Jika 𝑓(𝑥) = 𝑥+1 𝑥−1 1 , 𝑥 ≠ 1 maka nilai 𝑓 −1 (𝑥) = … A. −𝒇(𝒙) C. B. −𝑓(−𝑥) D. 1 1 E. − 𝑓(𝑥) 𝑓(𝑥) 1 𝑓(−𝑥) Pembahasan : 𝑓(𝑥) = 𝑥+1 𝑥−1 Ingat, untuk fungsi yang dinyatakan 𝑎𝑥+𝑏 𝑥+1 𝑓 = 𝑥−1 1 +1 1 𝑓 −1 ( ) = 𝑥 1 𝑥 𝑥−1 dengan 𝑓(𝑥) = , invers nya 𝑐𝑥+𝑏 dapat dinyatakan menjadi: −𝑑𝑥 + 𝑏 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑐𝑥 − 𝑎 −1 (𝑥) 1+𝑥 1 𝑓 −1 ( ) = 𝑥 1−𝑥 𝑥 𝑥 1 1+𝑥 𝑓 −1 ( ) = 𝑥 1−𝑥 1 1+𝑥 𝑓 −1 ( ) = − ( ) 𝑥 𝑥−1 1 𝑓 −1 ( ) = −𝑓(𝑥) 𝑥 1 Jadi, nilai 𝑓 −1 (𝑥) pada persamaan 𝑓(𝑥) = 𝑥+1 𝑥−1 , 𝑥 ≠ 1 sama dengan nilai −𝑓(𝑥) 15. SBMPTN 2016 Jika fungsi 𝑓 dan fungsi 𝑔 mempunyai invers dan memenuhi 𝑔(𝑥 − 2) = 𝑓(𝑥 + 2), maka 𝑔−1 (𝑥) = … A. 𝑓 −1 (𝑥) + 4 B. 4 − 𝑓 −1 (𝑥) C. 𝑓 −1 (𝑥 + 4) E. 𝒇−𝟏 (𝒙) − 𝟒 D. −𝑓 −1 (𝑥) − 4 Pembahasan : 𝑔(𝑥 − 2) = 𝑓(𝑥 + 2) = 𝑎 39 Sehingga kita peroleh 𝑔(𝑥 − 2) = 𝑎 dan 𝑓(𝑥 + 2) = 𝑎. 𝑔(𝑥 − 2) = 𝑎 𝑔−1 (𝑎) = 𝑥 − 2 𝑔−1 (𝑎) + 2 = 𝑥 𝑓(𝑥 + 2) = 𝑎 𝑓 −1 (𝑎) = 𝑥 + 2 𝑓 −1 (𝑎) = 𝑔−1 (𝑎) + 2 + 2 𝑓 −1 (𝑎) = 𝑔−1 (𝑎) + 4 𝑓 −1 (𝑎) − 4 = 𝑔−1 (𝑎) 𝑔−1 (𝑎) = 𝑓 −1 (𝑎) − 4 𝑔−1 (𝑥) = 𝑓 −1 (𝑥) − 4 16. SBMPTN 2016 Jika fungsi 𝑓 dan fungsi 𝑔 mempunyai invers dan memenuhi 𝑓(𝑥) = 𝑔(4 + 2𝑥), maka 𝑓 −1 (𝑥) = … A. 𝑔−1 (𝑥) − 4 C. B. 𝑔−1 (𝑥) − 2 D. 𝟏 𝒈−𝟏 (𝒙) − 𝟐 𝟐 1 2 E. 1 2 𝑔−1 (𝑥) − 4 (𝑔−1 (𝑥) − 4) Pembahasan : 𝑓(𝑥) = 𝑔(4 + 2𝑥) = 𝑦 Sehingga kita peroleh 𝑔(4 + 2𝑥) = 𝑦 dan 𝑓(𝑥) = 𝑦 𝑔(4 + 2𝑥) = 𝑦 𝑔−1 (𝑦) = 4 + 2𝑥 𝑔−1 (𝑦) − 4 = 2𝑥 1 −1 (𝑔 (𝑦) − 4) = 𝑥 2 1 −1 𝑔 (𝑦) − 2 = 𝑥 2 𝑓(𝑥) = 𝑦 40 𝑓 −1 (𝑦) = 𝑥 1 −1 𝑔 (𝑦) − 2 2 1 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑔−1 (𝑥) − 2 2 𝑓 −1 (𝑦) = 17.SBMPTN 2017 Jika 𝑓(𝑥) = 1 − 𝑥 2 , dan 𝑔(𝑥) = √5 − 𝑥 maka daerah hasil fungsi komposisi 𝑓 ∘ 𝑔 adalah... A. { 𝒚 ∣ −∞ < 𝑦 < ∞ } B. { 𝑦 ∣ 𝑦 ≤ −1 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑦 ≥ 1 } C. { 𝑦 ∣ 𝑦 ≤ 5 } D. { 𝑦 ∣ 𝑦 ≤ 1 } E. { 𝑦 ∣ −1 ≤ 𝑦 ≥ 1 } Pembahasan : (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑔(𝑥)) = 1 − (𝑔(𝑥))2 = 1 − (√5 − 𝑥)2 = 1 − (5 − 𝑥) =𝑥−4 Fungsi (𝑓 ∘ 𝑔)(𝑥) = 𝑥 − 4adalah fungsi linear (garis lurus), sehingga untuk himpunan daerah asal (𝑥) yang tidak dibatasi maka daerah hasil (𝑦) merupakan himpunan tak hingga. Jadi, maka daerah hasil fungsi komposisi 𝑓 ∘ 𝑔 adalah { 𝑦 ∣ −∞ < 𝑦 < ∞ } 18.SBMPTN 2017 𝑥−2 Jika 𝑓(𝑥) = 𝑥 2 − 1, dan 𝑔(𝑥) = 𝑥+1 maka daerah asal fungsi 𝑓 ⋅ 𝑔 41 adalah ... A. { 𝑥 ∣ −∞ < 𝑥 < ∞ } B. { 𝒙 ∣ 𝒙 ≠ −𝟏 } C. { 𝑥 ∣ 𝑥 ≠ 2 } D. { 𝑥 ∣ 𝑥 < −1 } E. { 𝑥 ∣ 𝑥 ≥ 2 } Pembahasan : 𝑥−2 𝑥+1 𝑥−2 = (𝑥 − 1)(𝑥 + 1) ⋅ 𝑥+1 𝑓⋅𝑔 =𝑥−1⋅ = (𝑥−2)(𝑥−1)(𝑥+1) 𝑥+1 Himpunan daerah asal sebuah fungsi adalah himpunan daerah asal (domain) agar fungsi mempunyai hasil (range) real. Dari bentuk diatas 𝑓 ⋅ 𝑔 adalah (𝑥−2)(𝑥−1)(𝑥+1) 𝑥+1 , sehingga agar fungsi 𝑓 ⋅ 𝑔 mempunyai hasil real, maka domain harus { 𝑥 ∣ 𝑥 ≠ −1 }. Karena saat 𝑥 = −1 nilai 𝑓 ⋅ 𝑔 adalah tak tentu. Jadi, daerah asal fungsi 𝑓 ⋅ 𝑔 adalah { 𝑥 ∣ 𝑥 ≠ −1 } 19. SBMPTN 2018 Diketahui 𝑓 dan 𝑔 merupakan fungsi yang mempunyai invers. Jika 𝑓(𝑔(𝑥)) = 2𝑥 − 1 dan 𝑔(𝑥 + 1) = 𝑥 − 3, maka nilai 𝑓 −1 (3) . 𝑔−1 (3) adalah … A. 14 C. 0 B. 9 D.−9 E. −𝟏𝟒 Pembahasan : 𝑔(𝑥 + 1) = 𝑥 − 3 Misalkan : 𝑥+1=𝑡 42 Maka 𝑥 =𝑡−1 : 𝑔(𝑡) = 𝑡 − 1 − 3 𝑔(𝑡) = 𝑡 − 4 𝑔(𝑥) = 𝑥 − 4 𝑔(𝑥) = 𝑥 − 4 𝑔(𝑥) = 𝑦 𝑦 =𝑥−4 𝑥 =𝑦+4 −1 (𝑦) 𝑔 =𝑦+4 𝑔−1 (𝑥) = 𝑥 + 4 Misalkan : Maka : 𝑔−1 (𝑥) = 𝑥 + 4 𝑔−1 (3) = 3 + 4 𝑔−1 (3) = 7 𝑓(𝑔(𝑥)) = 2𝑥 − 1 𝑓(𝑥 − 4) = 2𝑥 − 1 Misalkan : Maka : 𝑥−4=𝑠 𝑥 =𝑠+4 𝑓(𝑠) = 2(𝑠 + 4) − 1 𝑓(𝑠) = 2𝑠 + 8 − 1 𝑓(𝑠) = 2𝑠 + 7 𝑓(𝑥) = 2𝑥 + 7 𝑓(𝑥) = 2𝑥 + 7 Misalkan : 𝑓(𝑥) = 𝑧 Maka : 𝑧 = 2𝑥 + 7 𝑧−7 𝑥= 2 𝑓 −1 (𝑧) = 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑧−7 2 𝑥−7 2 𝑥−7 2 3−7 𝑓 −1 (3) = 2 −4 𝑓 −1 (3) = 2 𝑓 −1 (𝑥) = 43 𝑓 −1 (3) = −2 𝑓 −1 (3) . 𝑔−1 (3) = 7 . (−2) = −14 Jadi, nilai dari 𝑓 −1 (3) . 𝑔−1 (3) pada persamaan 𝑓(𝑔(𝑥)) = 2𝑥 − 1 dan 𝑔(𝑥 + 1) = 𝑥 − 3 adalah -14 20. SBMPTN 2018 Diketahui 𝑓 dan 𝑔 merupakan fungsi yang mempunyai invers. Jika 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑥 + 1 dan 𝑔(𝑥 + 2) = 𝑥 − 4, maka nilai 𝑓 −1 (2) + 𝑔−1 (2) adalah … A. −5 C. 1 B. −3 D. 3 E. 5 Pembahasan : 𝑔(𝑥 + 2) = 𝑥 − 4 Misalkan : 𝑥+2=𝑡 Maka : 𝑥 =𝑡−2 𝑔(𝑡) = 𝑡 − 2 − 4 𝑔(𝑡) = 𝑡 − 6 𝑔(𝑥) = 𝑥 − 6 𝑔(𝑥) = 𝑥 − 6 Misalkan : 𝑔(𝑥) = 𝑦 Maka : 𝑦 =𝑥−6 𝑥 =𝑦+6 𝑔−1 (𝑦) = 𝑦 + 6 𝑔−1 (𝑥) = 𝑥 + 6 𝑔−1 (𝑥) = 𝑥 + 6 𝑔−1 (2) = 2 + 6 𝑔−1 (2) = 8 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑥 + 1 𝑓(𝑥 − 6) = 𝑥 + 1 44 Misalkan : 𝑥−6=𝑠 Maka : 𝑥 =𝑠+6 𝑓(𝑠) = 𝑠 + 6 + 1 𝑓(𝑠) = 𝑠 + 7 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 7 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 7 Misalkan : 𝑓(𝑥) = 𝑧 Maka : 𝑧=𝑥+7 𝑥 =𝑧−7 𝑓 −1 (𝑧) = 𝑧 − 7 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑥 − 7 𝑓 −1 (𝑥) = 𝑥 − 7 𝑓 −1 (2) = 2 − 7 𝑓 −1 (𝑥) = −5 𝑓 −1 (2) + 𝑔−1 (2) = −5 + 8 = 3 Jadi, nilai 𝑓 −1 (2) + 𝑔−1 (2) pada persamaan 𝑓(𝑔(𝑥)) = 𝑥 + 1 dan 𝑔(𝑥 + 2) = 𝑥 − 4 adalah 3 45 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Relasi khusus dua himpunan yang menghubungkan setiap anggota himpunan daerah asal dengan tepat satu anggota himpunan kawan disebut fungsi. Dalam fungsi terdapat grafik fungsi yang dapat menggambarkan hubungan variabel dalam persamaan fungsi. Dengan mengenal jenis-jenis fungsi sambil mempelajari bahwa konsep fungsi biasa digunakan dalam bidang peternakan. Konsep fungsi ini digunakan untuk memberikan gambaran konkrit dari sebuah analisis dilihat dari segi perhitungan matematika. B. Saran 1. Pemahaman terhadap konsep komposisi fungsi dan invers fungsi harus betul-betul menjadi penekanan dalam proses pembelajaran sehingga siswa mampu mengaitkan dan menggunakan rumus-rumus yang sesuai untuk menyelesaikan persoalan komposisi fungsi dan invers fungsi. 2. Semoga bahan ajar ini menjadi salah satu sumber bacaan bagi para guru dalam pembelajaran matematika di SMA. Penulis menyadari adanya keterbatasan dan kekurangan dalam penyusunan bahan ajar ini, sehingga kritik dan saran sangat diharapkan 46 DAFTAR PUSTAKA Sinaga, B.dkk. 2017. Matematika SMA/MA/SMK/MAK KELAS X. Jakarta: Pusat Kurikulum dan Perbukuan, Balitbang, Kemendikbud Supadi dan Saifudin Indra. 2011. 100% Siap Ujian Matematika SMA. Yogyakarta: Indonesia Tera