Buku Ajar Ringkas Matematika Ekonomi Bambang Sutejo, MM Bab 01. DasarDasar-dasar Matematika Materi: Sistem Bilangan Sifat-Sifat Bilangan Operasi Bilangan Akar Pangkat Logaritma Bagi beberapa orang, belajar matematika adalah hal mengerikan yang selalu ditakuti ketika sekolah. Mata pelajaran yang selalu identik dengan angka dan rumus ini sukses membuat banyak orang menjadi khawatir. Di sisi lain, matematika merupakan suatu alat analisis yang digunakan dalam berbagai bidang ilmu, salah satunya ilmu ekonomi. Karena fungsinya sebagai salah satu alat (analisis), maka matematika bersifat pendukung. Keberadaan ilmu matematika diharapankan dapat memudahkan seseorang memahami ilmu yang diperlajarinya. Misalnya dalam ilmu ekonomi, perilaku pelaku ekonomi (konsumen) dimodelkan dalam sebuah fungsi matematika, sebagai implikasi dari teori-teori yang ada (hukum permintaan, teori utilitas dll). Ada beberapa kelebihan yang dimiliki matematika sebagai alat analisis, seperti: 1. “Bahasa” yang digunakan lebih ringkas dan tepat. 2. Kaya akan dalil-dalil matematis sehingga mempermudah pemakaiannya. 3. Mendorong kita untuk menyatakan asumsi-asumsi secara jelas. 4. Memungkinkan penyelesaian kasus dengan n. Meskipun demikian, pemakaian matematika sebagai alat analisis juga tidak luput dari kekurangan, salah satunya keterbatasan dalam hal asumsi yang dimiliki. Pemakaian asumsi menjadi keharusan dalam matematika, hal ini terlalu menyederhanakan permasalahan yang ada sehingga analsis terhadap permasalahan ekonomi terkadang menjadi terlalu sempit. Selain itu, pendekatan matematika dalam ekonomi juga mengharuskan segalanya dikuantitatifkan (numerikal). Memang pendekatan angka (kuantitatif) lebih bersifat universal, tapi tidak segala sesuatu dapat didekati dengan pendekatan angka. Oleh karena itulah, pendekatan (alat analisis) dalam ilmu ekonomi seharusnya lebih komperhensif, tidak sebatas pada pendekatan secara matematik saja, tetapi juga memahami konteks keilmuan yang ada, sehingga analisis yang sifatnya kualitatif juga dapat dilakukan. Dalam memahami alat matematika untuk analisis ekonomi ada beberapa hal dasar yang perlu dipahami, seperti: model matematika, bilangan, operasi aljabar, dan teknik-teknik lainnya seperti penyederhanaan dan pemfaktoran. Sistem Bilangan Bilangan adalah suatu konsep matematika yang digunakan untuk pencacahan dan pengukuran. o Simbol ataupun lambang yang digunakan untuk mewakili suatu bilangan disebut sebagai angka atau lambang bilangan. o Konsep bilangan selama bertahun-tahun lamanya telah diperluas untuk meliputi bilangan nol, bilangan negatif, bilangan rasional, bilangan irasional, dan bilangan kompleks. o Angka dan bilangan dan nomor seringkali disamakan. o Angka adalah suatu tanda/lambang yang digunakan untuk melambangkan bilangan. Contohnya, bilangan lima: angka Hindu-Arab "5" (sistem angka berbasis 10), "101" (sistem angka biner), angka Romawi 'V'. o Nomor menunjuk pada satu atau lebih angka. Misalnya kata 'nomor 3' menunjuk salah satu posisi urutan dalam barisan bilangan- 1, 2, 3, 4, ..., dst. Sistem Bilangan atau Number System adalah Suatu cara untuk mewakili besaran dari suatu item fisik. Sistem Bilangan menggunakan suatu bilangan dasar atau basis (base / radix) yang tertentu. Dalam hubungannya dengan komputer, ada 4 Jenis Sistem Bilangan yang dikenal yaitu : Desimal (Basis 10), Biner (Basis 2), Oktal (Basis 8) dan Hexadesimal (Basis 16). 1. Desimal (Basis 10) Desimal (Basis 10) adalah Sistem Bilangan yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Sistem bilangan desimal menggunakan basis 10 dan menggunakan 10 macam simbol bilangan yaitu : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 dan 9. Sistem bilangan desimal dapat berupa integer desimal (decimal integer) dan dapat juga berupa pecahan desimal (decimal fraction). Untuk melihat nilai bilangan desimal dapat digunakan perhitungan seperti berikut, misalkan contoh bilangan desimal adalah 8598. Ini dapat diartikan: Dalam gambar di atas disebutkan Absolut Value dan Position Value. Setiap simbol dalam sistem bilangan desimal memiliki Absolut Value dan Position Value. Absolut value adalah Nilai Mutlak dari masingmasing digit bilangan. Sedangkan Position Value adalah Nilai Penimbang atau bobot dari masing-masing digit bilangan tergantung dari letak posisinya yaitu bernilai basis di pangkatkan dengan urutan posisinya. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel dibawah ini. Dengan begitu maka bilangan desimal 8598 bisa diartikan sebagai berikut: Sistem bilangan desimal juga bisa berupa pecahan desimal (decimal fraction), misalnya : 183,75 yang dapat diartikan: : 2. Biner (Basis 2) Biner (Basis 2) adalah Sistem Bilangan yang terdiri dari 2 simbol yaitu 0 dan 1. Bilangan Biner ini di populerkan oleh John Von Neumann. Contoh Bilangan Biner 1001, Ini dapat di artikan (Di konversi ke sistem bilangan desimal) menjadi sebagai berikut: Position Value dalam sistem Bilangan Biner merupakan perpangkatan dari nilai 2 (basis), seperti pada tabel berikut ini: Berarti, Bilangan Biner 1001 perhitungannya adalah sebagai berikut: 3. Oktal (Basis 8) Oktal (Basis 8) adalah Sistem Bilangan yang terdiri dari 8 Simbol yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Contoh Oktal 1024, Ini dapat di artikan (Di konversikan ke sistem bilangan desimal) menjadi sebagai berikut: Position Value dalam Sistem Bilangan Oktal merupakan perpangkatan dari nilai 8 (basis), seperti pada tabel berikut ini: Berarti, Bilangan Oktal 1022 perhitungannya adalah sebagai berikut: 4. Hexadesimal (Basis 16) Hexadesimal (Basis 16), Hexa berarti 6 dan Desimal berarti 10 adalah Sistem Bilangan yang terdiri dari 16 simbol yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15). Pada Sistem Bilangan Hexadesimal memadukan 2 unsur yaitu angka dan huruf. Huruf A mewakili angka 10, B mewakili angka 11 dan seterusnya sampai Huruf F mewakili angka 15. Contoh Hexadesimal F3D4, Ini dapat di artikan (Di konversikan ke sistem bilangan desimal) menjadi sebagai berikut: Position Value dalam Sistem Bilangan Hexadesimal merupakan perpangkatan dari nilai 16 (basis), seperti pada tabel berikut ini: Berarti, Bilangan Hexadesimal F3DA perhitungannya adalah sebagai berikut: Sifat-Sifat Bilangan Terdapat tiga sifat bilangan yaitu: 1. Sifat Komutatif Dalam penjumlahan dan perkalian, angka yang akan dijumlahkan atau dikalikan dapat di bolak-balik: 5 + 2 = 7 dan 2 + 5 = 7 5 x 2 = 10 dan 2 x 5 = 10 Ini adalah merupakan sifat komutatif, yaitu jika angka yang akan dijumlahkan atau dikalikan menghasilkan hasil yang sama. Dalam sebuah variabel dapat dituliskan: a+b=b+a axb=bxa sifat ini tidak berlaku pada operasi pengurangan dan pembagian. Contoh: 5 – 2 = 3 sedangkan 2 – 5 = -3 4 : 2 = 2 sedangkan 2 : 4 = 0,5 2. Sifat Asosiatif Dalam operasi penjumlahan dan perkalian pada tiga bilangan, tidak menjadi masalah apakah anda menggabungkan dua bilangan pertama kemudian bilangan ketiga, atau jika anda mulai dengan menggabungkan bilangan kedua dan ketiga baru kemudian bilangan pertama. Contoh: 5 + ( 3 + 6 ) = 14 dan ( 5 + 3 ) + 6 = 14 5(3x6) = 90 dan (5x3)6 = 90 Dalam bentuk variabel dapat dituliskan sebagai berikut: a+(b+c)=(a+b)+c a(b xc ) = (axb)c sedangkan pada operasi pengurangan dan pembagian sifat asosiatif tidak berlaku. 3. Sifat Distributif Perkalian dapat didistribusikan pada operasi penjumlahan atau pembagian. Contoh: 3( 4 + 5 ) = 3 x 9 = 27 dan 3(4) + 3(5) = 12 + 15 = 27 Dalam bentuk variable dapat dinyatakan dengan : a( b + c ) = a(b) + a(c) pada operasi pambagian tidak dapt di distribusikan pada operasi penjumlahan ataupun operasi pengurangan. Operasi Bilangan Operasi bilangan atau yang disebut juga aritmetika yang asli katanya dari bahasa Yunani αριθµός - arithnos yang berarti angka merupakan cabang matematika yang mempelajari operasi dasar bilangan. Dalam pembelajaran matematika dasar, terdapat 7 operasi hitung bilangan bulat yang sering digunakan yaitu: penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian, perpangkatan, dan tanda kurung. Jenis Operasi Hitung Bilangan Operasi hitung bilangan pada dasarnya dibedakan menjadi 4 jenis operasi hitung dasar. Keempat operasi hitung dasar bilangan tersebut disebut operasi aritmatika. Terdapat juga 3 operasi hitung lain yang sering digunakan yaitu perpangkatan, akar, dan tanda kurung. Berikut digunakan bilangan bulat sebagai contoh dari operasi hitung tersebut. 1. Penjumlahan (+) Menurut David Glover (2006), penjumlahan adalah cara yang digunakan untuk menghitung total dua bilangan atau lebih. Penjumlahan bilangan bulat adalah operasi penjumlahan yang digunakan untuk menghitung total dua atau lebih bilangan bulat. a+b=c 2. Pengurangan (-) Pengurangan adalah operasi dasar matematika yang digunakan untuk mengeluarkan beberapa angka dari kelompoknya. d–e=f 3. Perkalian (×) Perkalian adalah salah satu operasi aritmatika (operasi dasar matematika) yang berfungsi sebagai simbol operasi penjumlahan berulang. Rumus dasar perkalian Contoh: 2 × 3 = 3 + 3 = 6 4. Pembagian (:) Operasi pembagian digunakan untuk menghitung hasil bagi suatu bilangan terhadap pembaginya. Dalam operasi perkalian diketahui c×b=a Dalam operasi pembagian, bentuk di atas dapat ditransformasi (diubah) menjadi a:b=c Contoh: 8 ÷ 2 = 4 karena 4 × 2 = 8 5. Tanda Kurung Operasi matematika yang menggunakan tanda kurung dikerjakan terlebih dahulu atau diprioritaskan. Berikut jenis tanda kurung yang sering digunakan dalam ilmu matematika. • Tanda kurung () yang disebut bracket untuk operasi bilangan secara umum. • Contoh: (7 + 8) × (4 - 2) = 15 × 2 = 30 • Tanda kurung siku [] yang disebut square bracket, yang biasa digunakan dalam operasi vektor, matriks, dan interval. • Tanda kurung kurawal {} yang disebut curly bracket, yang biasa digunakan dalam notasi himpunan. 6. Perpangkatan Perpangkatan adalah operasi hitung perkalian berulang dengan bilangan yang dipangkatkan sebanyak pangkatnya. an = a × a × a × ... × a sebanyak n kali Contoh: 24 = 2 × 2 × 2 × 2 = 16 Adapun sifat-sifat umum operasi perpangkatan am x an = am + n am : a n = am - n (am)n = am x n Contoh: 23 x 24 = 23 + 4 = 27 34 : 32 = 34 - 2 = 32 (42)3 = 42 x 3 = 46 7. Operasi Akar Operasi akar adalah kebalikan dari operasi perpangkatan atau dalam ilmu matematika disebut invers dari perpangkatan. Contoh: Akar pangkat 2 √144 = 12 Karena 12² = 12 × 12 = 144 Contoh: Akar pangkat 3 ³√1000 = 10 Karena 10³ = 10 × 10 × 10 = 1000 Urutan Operasi Hitung Saat menyelesaikan perhitungan yang menggunakan banyak operasi hitung sekaligus, kita perlu mengetahui urutan operasi hitung yang didahulukan. Secara umum berikut urutan operasi hitung dasar matematika (urutan pertama adalah paling diprioritaskan) 1. Tanda Kurung 2. Perpangkatan dan Akar Bilangan 3. Perkalian dan Pembagian 4. Penjumlahan dan Pengurangan Operasi Hitung Campuran Operasi hitung campuran merupakan gabungan dari dua atau lebih operasi hitung biasa. Untuk menyelesaikan operasi hitung campuran, harus berpatokan pada urutan operasi hitung yang telah dijelaskan di atas. Begitu pula saat menggunakan kalkulator, harus menggunakan scientific calculator. Contoh 1: 12 + 3 × 5 = Penyelesaian: Terdapat 2 operasi hitung yaitu + dan ×. Karena perkalian lebih diprioritaskan, maka dikerjakan perkalian terlebih dahulu walaupun operasi perkalian ada di belakang 12 + 3 × 5 = = 12 + 15 = 27 Contoh 2: (14 – 7) : 7 × 6 = Penyelesaian: Karena operasi pengurangan berada di dalam kurung, maka harus dikerjakan terlebih dahulu. Dilanjutkan dengan operasi pembagian dan perkalian sesuai letaknya dari depan, karena kedua operasi berada pada urutan yang sama. (14 - 7) : 7 × 6 = =7:7×6= =1×6 =6 Akar Dalam matematika, akar merupakan suatu operasi aljabar yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah bilangan. Bilangan bentuk akar memiliki sifat-sifat dan cara merasionalkan bentuk akarnya. Bahasan kali ini akan mengulas mengenai bentuk akar, baik sifat-sifat dari bentuk akar sendiri maupun operasi dan bentuk akar. Sifat Serta Operasi Bentuk Akar Bentuk akar adalah sebutan untuk bilangan berakar yang hasil akarnya adalah bilangan irrasional. Dan bilangan irrasional sendiri adalah bilangan real yang tidak dapat dinyatakan dalam bentuk a/b, dimana a dan b merupakan bilangan bulat serta b≠0. Adapun Sifat-sifat sifat operasi bentuk akar adalah sebagai berikut: Ada 7 sifat dari bentuk akar yang harus kita pahami betul agar kita mudah dalam mengerjakan soal. Tetapi saya yakin temen-temen temen akan langsung paham setelah membaca dan memahami sifa-sifat sifa tersebut. Selanjutnya kita akan membahas mengenai operasi apa saja yang dapat dilakukan untuk bentuk akar. Inilah beberapa operasi dalam bentuk akar. Operasi dalam bentuk akar: Itulah operasi dalam bentuk akar yang akan sering kita jumpai ketika mengerjakan soal bentuk akar. Selanjutnya kita akan membahas mengenai merasionalkan pecahan dengan penyebut akar, apakah bisa? b Tentu entu saja bisa kita rasionalkan. Bagaimana caranya akan kita bahas kali ini, perhatikan bentuk akar serta langkah dalam merasionalkan penyebut bentuk akar berikut ini. 1. Kalikanlah pembilang dengan bentuk sekawan penyebutnya. 2. Kalikanlah penyebut pecahan tersebut dengan bentuk sekawan penyebutnya. Perhatikan contoh berikut: Untuk lebih memahami materi bentuk akar mari kita bahas bersama beberapa contoh soal berikut. contoh soal 1. Berapakah hasil dari √2/√6 ? Penyelesaian : contoh soal 2. Rasionalkanlah bentuk persamaan berikut ini. Penyelesaian : Pangkat Perpangkatan adalah operasi matematika untuk perkalian berulang suatu bilangan sebanyak pangkatnya. Pangkat suatu bilangan adalah angka yang ditulis lebih kecil dan terletak agak ke atas. Berdasarkan semantik penulisan huruf disebut dengan superscript,, contoh: 2², 3², 4³, dan lainnya. Dalam bahasa inggris, perpangkatan disebut dengan “power”” atau ““exponent“. Berikut dijelaskan n mengenai cara menghitung perpangkatan, sifat, tabel pangkat 2, 3, dan 4. Cara Menghitung Pangkat Secara matematis perpangkatan bilangan dapat dituliskan sebagai berikut, an = a × a × a × ... × a sebanyak n kali a adalah bilangan yang dipangkatkan (bilangan pokok) n adalah pangkat (eksponen) dengan n adalah bilangan bulat positif Contoh: 23 = 2 × 2 × 2 = 8 Operasi di atas dibaca "dua dua pangkat tiga tiga" 34 = 3 × 3 × 3 × 3 = 81 Operasi di atas dibaca "tiga tiga pangkat empat empat" Catatan: Di tingkat yang lebih tinggi, nilai pangkat tidak hanya menggunakan bilangan bulat positif. Untuk menyelesaikannya diperlukan pemahaman mengenai sifat sifat-sifat sifat bilangan berpangkat lebih lanjut. Sifat Perpangkatan 1. Semua Bilangan Pangkat 0 = 1 Berdasarkan konsep dasar, semua bilangan yang dipangkatkan 0 mempunyai hasil 1. 00 = 1 10 = 1 20 = 1 Mengapa hal ini dapat terjadi? Sebenarnya pembuktian ini memerlukan penjelasan teoritis yang lebih rumit, namun di sini akan dipaparkan secara sederhana dengan sifat pembagian bilangan berpangkat. Misalnya 40 = 1 40 sama dengan operasi pembagian berikut: Dengan mengambil sembarang pangkat bilangan bulat, misalnya 2 40 = = 42-2 = 42 : 42 = 16 : 16 =1 2. Perkalian Bilangan Berpangkat Jika p merupakan bilangan pokok, dan m, n merupakan pangkat. Dengan p, m, n merupakan bilangan real berlaku, Catatan: Sifat khusus berikut berlaku pada operasi antar bilangan berpangkat apabila bilangan pokok masing-masing bernilai sama. pm × pn = pm + n Contoh: 32 × 34 = 32 + 4 = 36 = 729 Mengapa hal ini dapat terjadi? Secara matematis, operasi bilangan berpangkat di atas dapat dituliskan secara matematis 32 × 34 = (3 × 3) × (3 × 3 × 3 × 3) = 36 = 729 Perhitungan biasa menghasilkan hasil yang sama 32 × 34 = 9 × 81 = 729 3. Pembagian Bilangan Berpangkat Jika p merupakan bilangan pokok, dan m, n merupakan pangkat. Dengan p, m, n merupakan bilangan real berlaku, Catatan: Sifat khusus berikut berlaku pada operasi antar bilangan berpangkat apabila bilangan pokok masing-masing bernilai sama. pm : pn = pm - n Contoh: 34 : 32 = 34 - 2 = 32 = 9 Mengapa hal ini dapat terjadi? Secara matematis 34 : 32 = (3 × 3 × 3 × 3) : (3 × 3) = (3 × 3) =9 Perhitungan biasa menghasilkan hasil yang sama 34 × 32 = 81 : 9 = 9 4. Perpangkatan Bilangan Berpangkat Jika p merupakan bilangan pokok,, dan m, n merupakan pangkat. Dengan p, m, n merupakan bilangan real berlaku, (pm)n = pm × n Contoh: (42)3 = 42 × 3 = 46 = 4096 Mengapa hal ini dapat terjadi? Secara matematis (42)3 = 42 × 42 × 42 = 42 + 2 + 2 = 46 = 4096 Perhitungan biasa (42)3 = (16)3 = 4096 5. Bilangan dengan Pangkat Negatif Secara matematis bilangan dengan pangkat negatif dapat dirumuskan sebagai berikut, 6. Bilangan dengan Pangkat Pecahan Secara matematis bilangan dengan pangkat pecahan dapat dirumuskan sebagai berikut, Untuk menyelesaikan bilangan dengan pangkat pecahan, perlu diketahui mengenai operasi akar bilangan. Logaritma Logaritma adalah operasi matematika yang merupakan kebalikan (atau invers) dari eksponen atau pemangkatan. Jadi intinya, dengan mempelajari logaritma kita bisa mencari besar pangkat dari suatu bilangan yang diketahui hasil pangkatnya. "Loh,, bukannya mencari besar pangkat itu mudah, ya? Misalnya, 2 pangkat berapa yang hasilnya 8, jawabannya pasti 3. Kenapa harus pusing pusing-pusing belajar logaritma?" Ya... ... kalau itu memang mudah karena bilangan yang memiliki pangkat pangkat dan bilangan hasil pemangkatannya itu sama-sama sama merupakan bilangan bulat. Tapi, bagaimana jika salah satunya ada yang desimal? Contohnya, 5 pangkat berapa yang hasilnya 2.236? Hayooo... Hayooo Nah loh! Bingung, kan? Oleh sebab itu, logaritma membantu kita untuk menemukan jawabannya. Logaritma ogaritma itu memiliki bentuk umum sebagai berikut: berikut Contoh: 1. Jika 32 = 9, maka dalam bentuk logaritma akan menjadi 3log 9 = 2 2. Jika 23 = 8, maka dalam bentuk logaritma akan menjadi 2log 8 = 3 3. Jika 53 = 125, maka dalam bentuk logaritma akan menjadi 5log 125 = 3 Bila masih akan sering bingung untuk menentukan mana angka yang menjadi basis dan mana angka yang menjadi numerus. Kuncinya, uncinya, ingat saja kalau bilangan pokok itu basis, letaknya di atas sebelum tanda 'log' dan bilangan hasil pangkat itu numerus numerus, letaknya di bawah setelah kata 'log'.. Mudah, kan? Logaritma memiliki sifat-sifat sebagai berikut: Contoh soal: Pembahasan: • Pada soal nomor 1, hal pertama yang harus kita lakukan adalah cek basisnya basisnya. Kedua persamaan logaritma di atas, ternyata memiliki nilai basis yang sama, yaitu 2. Nah,, karena basisnya sama, kita bisa menggunakan sifat logaritma yang kedua nih Squad untuk mengetahui getahui hasilnya. Sehingga, 2log 4 + 2log 8 2 2 = log (4 × 8) = log 32 = 5. Ingat! tujuan logaritma adalah mencari pangkat. Jadi, 2 pangkat berapa yang hasilnya 32? Jawabannya adalah 5. • Mudah, ya? Kita lanjut ke soal nomor 2, yuk. Soal nomor 2 ini kita tidak bisa langsung mengerjakannya karena kamu pasti akan bingung untuk mencari nilai pangkat dari 8 yang hasilnya 32. Lalu bagaimana? Kalau kita perhatikan soalnya dengan jeli, 8 itu merupakan hasil pemangkatan dari 23 dan 32 merupakan hasil pemangkatan dari 25. Sehingga, bentuk logaritmanya bisa kita ubah menjadi seperti berikut: • Gimana? sudah mulai greget? Nah,, soal nomor 3 ini akan membuat kamu semakin gregetan lagi! Perlu kamu ketahui, model soal nomor 3 akan sering kamu temui pada soal soal-soal soal Ujian Nasional maupun soalsoal soal seleksi Perguruan Tinggi lho,, Squad. Kelihatannya memang cukup rumit ya, tapi jika kamu telah paham konsepnya, soal ini akan jadi sangat mudah untuk dikerjakan. Jika kamu menemui model soal seperti ini, kamu bisa menyelesaikannya menggunakan sifat logaritma nomor 4. Sehingga, pengerjaannya akan menjadi seperti berikut: Note: Untuk memilih basis, kita lihat saja angka yang paling sering muncul pada soal. Angka 2 muncul sebanyak 2 kali, 8 sebanyak 1 kali, dan 7 sebanyak 1 kali. Angka yang paling banyak muncul adalah 2, sehingga kita pilih 2 sebagai basis. Paham, ya? Selanjutnya, kita uraikan numerusnya numerusnya.. Usahakan kita ubah kebentuk yang sudah ada pada soal. Maksudnya gimana? Begini, Squad, di soal diketahui 2log 8 dan 2log 7.. Karena numerusnya 8 dan 7, kita uraikan 14 menjadi 7 × 2 dan 16 menjadi 8 × 2 agar kita bisa ketahui hasil akhirnya.