Soal-Soal Matematika/Matriks transformasi

Dari testwiki
Loncat ke navigasi Loncat ke pencarian

Transformasi

Transformasi terdiri dari 2 jenis yaitu:

Transformasi isometri adalah transformasi yang dapat mengubah bentuknya. Contohnya translasi (penggeseran), refleksi (perpindahan) dan rotasi (perputaran).

  • Transformasi nonisometri

Transformasi nonisometri adalah transformasi yang tidak dapat mengubah bentuknya. Contohnya dilatasi (perubahan), stretching (regangan) dan shearing (gusuran).

Translasi

Rumus translasi adalah: (x′y′) = (ab) + (xy)

Rumus arah translasi T(a,b) atau T(ab)

Refleksi

Rumus refleksi adalah:

tanpa titik pusat

(x′y′) = (cos2αsin2αsin2α−cos2α)(xy)

dengan titik pusat (a,b)

(x′y′) = (cos2αsin2αsin2α−cos2α) (x−ay−b) + (ab)

terhadap persamaan y=mx+c
cari α bergradien tanα=m (untuk m bernilai hasil dari sudut istimewa)
kemudian rumus berikut:

(x′y′) = (cos2αsin2αsin2α−cos2α) (xy−c) + (0c)

jika m merupakan bilangan real

(x′y′) = 11+m2(1−m22m2mm2−1) (xy−c) + (0c)

Pembuktian

tanα=m maka sinα=m1+m2,cosα=11+m2cos2α=1−m21+m2,sin2α=2m1+m2[x′y′]=[cos2αsin2αsin2α−cos2α][xy−c]+[0c]=[1−m21+m22m1+m22m1+m2−(1−m21+m2)][xy−c]+[0c]=11+m2[1−m22m2mm2−1][xy−c]+[0c]

Rotasi

Rumus rotasi adalah:

tanpa titik pusat

(x′y′) = (cosα−sinαsinαcosα) (xy)

dengan titik pusat (a,b)

(x′y′) = (cosα−sinαsinαcosα) (x−ay−b) + (ab)

terhadap persamaan y=mx+c
cari α bergradien tanα=m
kemudian rumus berikut:

(x′y′) = (cosα−sinαsinαcosα) (xy−c) + (0c)

jika m merupakan bilangan real

(x′y′) = 11+m2(1−mm1) (xy−c) + (0c)

Pembuktian

tanα=m maka sinα=m1+m2,cosα=11+m2[x′y′]=[cosα−sinαsinαcosα][xy−c]+[0c]=[11+m2−(m1+m2)m1+m211+m2)][xy−c]+[0c]=11+m2[1−mm1][xy−c]+[0c]

Dilatasi

Rumus dilatasi adalah:

tanpa titik pusat

(x′y′) = (k00k) (xy)

dengan titik pusat (a,b)

(x′y′) = (k00k) (x−ay−b) + (ab)

Stretching

Rumus stretching adalah:

sumbu x
tanpa titik pusat

(x′y′) = (k001) (xy)

dengan titik pusat (a,b)

(x′y′) = (k001) (x−ay−b) + (ab)

sumbu y
tanpa titik pusat

(x′y′) = (100k) (xy)

dengan titik pusat (a,b)

(x′y′) = (100k) (x−ay−b) + (ab)

Shearing

Rumus shearing adalah:

sumbu x
tanpa titik pusat

(x′y′) = (1k01) (xy)

dengan titik pusat (a,b)

(x′y′) = (1k01) (x−ay−b) + (ab)

sumbu y
tanpa titik pusat

(x′y′) = (10k1) (xy)

dengan titik pusat (a,b)

(x′y′) = (10k1) (x−ay−b) + (ab)

Rumus sederhana
Keterangan Posisi Hasil
Translasi
penggeseran (a,b) (x,y) (x+a,y+b)
Refleksi
sumbu x [0°] (x,y) (x,−y)
sumbu y [90°] (x,y) (−x,y)
y=x [45°] (x,y) (y,x)
y=-x [135°] (x,y) (−y,−x)
pusat (0,0) [0° dan 90°] (x,y) (−x,−y)
pusat (a,b) [0° dan 90°] (x,y) (2a−x,2b−y)
pusat (a,0) [0° dan 90°] (x,y) (2a−x,y)
pusat (0,b) [0° dan 90°] (x,y) (x,2b−y)
Rotasi
berpusat (0,0) atau [O,α]
0° (x,y) (x,y)
90° (x,y) (−y,x)
180° (x,y) (−x,−y)
270° atau -90° (x,y) (y,−x)
berpusat (0,0) atau [O,k]
Dilatasi
skala k (x,y) (k⋅x,k⋅y)
Stretching
sumbu x dan skala k (x,y) (k⋅x,y)
sumbu y dan skala k (x,y) (x,k⋅y)
Shearing
sumbu x dan skala k (x,y) (k⋅x+y,y)
sumbu y dan skala k (x,y) (x,x+k⋅y)
Rotasi
berpusat (a,b) atau [(a,b),α]
0° (x,y) (x,y)
90° (x,y) (−y+a+b,x−a+b)
180° (x,y) (−x+2a,−y+2b)
270° atau -90° (x,y) (y−a+b,−x+a+b)
berpusat (a,b) atau [(a,b),k]
Dilatasi
skala k (x,y) (k⋅x+(1−k)a,k⋅y+(1−k)b)
Stretching
sumbu x dan skala k (x,y) (k⋅x+(1−k)a,y)
sumbu y dan skala k (x,y) (x,k⋅y+(1−k)b)
Shearing
sumbu x dan skala k (x,y) (x+k⋅(y−b)),y)
sumbu y dan skala k (x,y) (x,y+k⋅(x−a))
  • keterangan:
  1. berlawanan arah dengan jarum jam adalah sudut positif sedangkan searah jarum jam adalah sudut negatif

Luas

misalkan A (x1,y1), B (x2,y2) dan C (x3,y3)

cara 1

titik awal diubah menjadi titik bayangan.

L=12⋅x1′x2′x3′x1′y1′y2′y3′y1′−−+−++=12⋅|x1′y2′+x2′y3′+x3′y1′−(x2′y1′+x3′y2′+x1′y3′)|
cara 2
Luas = | det M | x luas awal

contoh

  1. Tentukan persamaan bayangan dari persamaan garis 2x−3y=5 jika ditransformasikan oleh matriks [2−15−3]?
cara 1
Jawaban

[x′y′]=[2−15−3]⋅[xy]=[2x−y5x−3y]jadi x' = 2x-y dan y' = 5x-3y diubah jadi x = 3x'-y' dan y = 5x'-2y' 2x−3y=52(3x′−y′)−3(5x′−2y′)=56x′−2y′−15x′+6y′=5−9x′+4y′=5

cara 2
Jawaban

[x′y′]=[2−15−3]⋅[xy]=[2−15−3]−1⋅[x′y′]=12⋅(−3)−((−1)⋅5)⋅[−31−52]⋅[x′y′]=1−6−(−5)⋅[−31−52]⋅[x′y′]=−1⋅[−31−52]⋅[x′y′]=[3−15−2]⋅[x′y′]=[3x′−y′5x′−2y′]x=3x′−y′y=5x′−2y′2x−3y=52(3x′−y′)−3(5x′−2y′)=56x′−2y′−15x′+6y′=5−9x′+4y′=5

  1. Tentukan persamaan bayangan dari persamaan parabola y=x2-2x-3 jika ditransformasikan oleh translasi berpusat (0,0) yaitu [25] lalu oleh refleksi berpusat (0,0) yaitu y=x?
cara 1
Jawaban

[x′y′]=[25]+[xy]=[2+x5+y]refleksi berpusat (0,0) dan y=x berarti sudut 45 derajat. [x″y″]=[cos90∘sin90∘sin90∘−cos90∘]⋅[2+x5+y]=[0110]⋅[2+x5+y][x″y″]=[5+y2+x]jadi x'' = 5+y dan y'' = 2+x substitusi y = x''-5 dan x = y''-2 masukkan x dan y ke dalam persamaan y=x2−2x−3x″−5=(y″−2)2−2(y″−2)−3x″−5=y′'2−4y″+4−2y″+4−3x″=y′'2−6y″+10x=y2−6y+10jadi persamaan bayangan adalah x=y2−6y+10

  1. Tentukan persamaan bayangan dari persamaan parabola y=x2-5x+6 jika ditransformasikan oleh refleksi persamaan y-x=3?
cara 1
Jawaban

y−x=3 diubah menjadi y=x+3tanα=1α=45∘refleksi berpusat (0,0) dan y=x berarti sudut 45 derajat. [x′y′]=[cos90∘sin90∘sin90∘−cos90∘]⋅[xy−3]+[03]=[0110]⋅[xy−3]+[03][x′y′]=[y−3x]+[03][x′y′]=[y−3x+3]jadi x' = y-3 dan y' = x+3 substitusi y = x'+3 dan x = y'-3 masukkan x dan y ke dalam persamaan y=x2−5x+6x′+3=(y′−3)2−5(y′−3)+6x′+3=y'2−6y′+9−5y′+15+6x′=y'2−11y″+27x=y2−11y+27jadi persamaan bayangan adalah x=y2−11y+27

  1. Tentukan persamaan bayangan dari persamaan parabola x=y2+3y-4 jika ditransformasikan oleh rotasi berpusat (0,0) dan sumbu y lalu oleh dilatasi yaitu berpusat (0,0) dan skala 4?
cara 1
Jawaban

rotasi sumbu y berarti sudut 90 derajat. [x′y′]=[cos90∘−sin90∘sin90∘cos90∘]⋅[xy]=[0−110]⋅[xy]=[−yx]dilatasi skala 4. =[4004]⋅[−yx]=[−4y4x]jadi x'' = -4y dan y'' = 4x diubah jadi y=−x″4dan x=y″4masukkan x dan y ke dalam persamaan x=y2+3y−4y″4=(−x″4)2+3(−x″4)−4y″4=x′'216+3(−x″4)−44y″=16x′'2−12x″−644y=16x2−12x−64jadi persamaan bayangan adalah 4y=16x2−12x−64

cara 2
Jawaban

[x′y′]=[4004]⋅[cos90∘−sin90∘sin90∘cos90∘][xy]=[4004]⋅[0−110]⋅[xy]=[0−440]⋅[−yx]=[0−440]−1⋅[x′y′]=10⋅0−((−4)⋅4)⋅[04−40]⋅[x′y′]=10−(−16)⋅[04−40]⋅[x′y′]=116⋅[04−40]⋅[x′y′]=[014−140]⋅[x′y′]=[y′4−x′4]x=y′4y=−x′4x=y2+3y−4y′4=(−x″4)2+3(−x″4)−4y″4=x′'216+3(−x″4)−44y″=16x′'2−12x″−644y=16x2−12x−64jadi persamaan bayangan adalah 4y=16x2−12x−64

  1. Diketahui segitiga ABC dengan titik koordinat sudut-sudutnya yaitu A(1,3), B(-2,4), dan C(-1,-1). Jika segitiga ABC ditransformasikan oleh matriks yang bersesuaian dengan matriks [2−314], maka tentukan luas bayangan segitiga ABC tersebut?
cara 1
Jawaban

;menentukan titik bayangan A[x′y′]=[2−314]⋅[xy]=[2−314]⋅[13]=[−713];menentukan titik bayangan B[x′y′]=[2−314]⋅[xy]=[2−314]⋅[−24]=[−1614];menentukan titik bayangan C[x′y′]=[2−314]⋅[xy]=[2−314]⋅[−1−1]=[1−5]L=12⋅−7−161−71314−513−−+−++=12⋅|(−7)⋅14+(−16)⋅(−5)+1⋅13−((−7)⋅(−5)+1⋅14+(−16)⋅13)|=12⋅|−98+80+13−(35+14−208)|=12⋅|−5−(−159)|=12⋅154=77

cara 2
Jawaban

La=12⋅1−2−1134−13−−+−++=12⋅|1⋅4+(−2)⋅(−1)+(−1)⋅3−(1⋅(−1)+(−1)⋅4+(−2)⋅3)|=12⋅|4+2−3−(−1−4−6)|=12⋅|3−(−11)|=12⋅14=7Lb=|det M|⋅La=[2−314]⋅7=(2⋅4−(−3)⋅1)⋅7=(8+3)⋅7=11⋅7=77