Soal-Soal Matematika/Persamaan dan pertidaksamaan kuadrat

Dari testwiki
Loncat ke navigasi Loncat ke pencarian

Sistem persamaan

bentuk
ax2+bx+c=0

Nilai hasil akar

Nilai hasil akar terdiri dari tiga jenis yaitu memfaktorkan, pengkuadratan serta rumus ABC.

contoh

  1. tentukan nilai akar dari persamaan x2-16x+55=0!
cara 1
Jawaban

x2−16x+55=0hasil faktor tersebut adalah -5 dan -11(x−5)(x−11)=0x−5=0 atau x−11=0x=5x=11

cara 2
Jawaban

x2−16x+55=0x2−16x=−55x2−16x+64=−55+64(x−8)2=9x−8=±9x−8=±3x−8=3 atau x−8=−3x=11x=5

cara 3
Jawaban

x2−16x+55=0x=−b±D2ax=−b±b2−4ac2ax=−(−16)±(−16)2−4(1)(55)2(1)=16±256−2202=16±362=16±62=8±3x=8+3 atau x=8−3x=11x=5

Sifat akar (Teorema Vieta)

bentuk:

ax2+bx+c=0
x2+b/ax+c/a=0
dengan menggunakan (x-x1)(x-x2)
(x-x1)(x-x2)=0
x2-(x1+x2)x+x1x2=0
x2-(-b/a)x+c/a=0
x1+x2=−ba
x1⋅x2=ca
|x1−x2|=Da (jarang)

contoh

  1. tentukan persamaan kuadrat yang akar-akarnya adalah -2 dan 5!
Jawaban

x1=−2x2=5x1+x2=−2+5=3x1⋅x2=−2⋅5=−10 jadi persamaan kuadrat adalah x2−3x−10=0

  1. tentukan jumlah dan hasil kali persamaan kuadrat adalah x2-12x+20 = 0!
Jawaban

x2−12x+20=0x1+x2=−(−121)x1+x2=12x1⋅x2=201x1⋅x2=20 jadi jumlah dan hasil kali persamaan kuadrat adalah 12 dan 20

  1. tentukan nilai p dari persamaan x2-8x+p=0 dimana salah satu akarnya 2 lebih dari akar lainnya!
Jawaban

x1=x2+2x1−x2=2x1+x2=8x1−x2=2eliminasi kedua akar persamaan.2x2=6x2=3x1−x2=2x1−3=2x1=5x1⋅x2=p5(3)=pp=15

  1. tentukan nilai p jika persamaan kuadrat 2x2-5x+3 = 0 dan x2+px+4 = 0 mempunyai akar-akar persekutuan!
Jawaban

cara 1 2x2−5x+3=0(2x−3)(x−1)=0x1=32 atau x2=1untuk x1=32(32)2+p(32)+4=094+3p2+4=0254+3p2=03p2=−254p=−256untuk x2=112+p(1)+4=01+p+4=0p=−5cara 2 2x2−5x+3=0(1)x2+px+4=02x2+2px+8=0(2)eliminasi kedua persamaan (2p+5)x+5=0x=−52p+52(−52p+5)2−5(−52p+5)+3=02(25(2p+5)2)+(252p+5)+3=050+25(2p+5)+3(2p+5)2=0misalkan a=2p+53a2+25a+50=0(3a+10)(a+5)=0a1=−103 atau a2=−5untuk a1=−103−103=2p+52p=−253p=−256untuk a2=−5−5=2p+52p=−10p=−5cara 3 2x2−5x+3=0(2x−3)(x−1)=0x1=32 atau x2=1jika x1 merupakan akar persekutuan x2+px+4=0x1+x3=−px1⋅x3=432x3=4x3=8332+83=−p9+166=−pp=−256jika x2 merupakan akar persekutuan x2+px+4=0x2+x3=−px2⋅x3=4(1)x3=4x3=41+4=−pp=−5

  1. tentukan nilai k jika persamaan kuadrat 2x2+9x+k+1 = 0 dan x2+10x+k+7 = 0 mempunyai akar-akar persekutuan!
Jawaban

2x2+9x+k+1=0(1)x2+10x+k+7=02x2+20x+2k+14=0(2)eliminasi kedua persamaan 11x+k+13=0x=−13−k11(−13−k11)2+10(−13−k11)+k+7=0169+26k−k2121−(130+10k11)+k+7=0169+26k−k2−11(130+10k)+121(k+7)=0169+26k−k2−1430−110k+121k+847=0k2+37k−414=0(k+46)(k−9)=0k1=−46 atau k2=9

  1. tentukan nilai l jika persamaan kuadrat 3x2+(l+2)x+2 = 0 dan x2+(l-4)x-2 = 0 mempunyai akar-akar persekutuan!
Jawaban

3x2+(l+2)x+2=0(1)x2+(l−4)x−2=03x2+(3l−12)x−6=0(2)eliminasi kedua persamaan (2l−14)x−8=0(l−7)x−4=0x=4l−7(4l−7)2+(l−4)(4l−7)−2=016(l−7)2+(4l−16l−7)−2=016+(4l−16)(l−7)−2(l−7)2=016+4l2−16l−28l+112−2l2+28l−98=02l2−16l+30=0l2−8l+15=0(l−3)(l−5)=0l1=3 atau l2=5

  1. tentukan nilai a jika persamaan kuadrat x2-5x+a = 0 dan x2+3x-a = 0 mempunyai akar-akar persekutuan!
Jawaban

cara 1 x2−5x+a=0x1+x2=5x1⋅x2=ax2+3x−a=0x1+x3=−3x1⋅x3=−abandingkan hasil kali kedua persamaanx2x3=a−ax2x3=−1x2=−x3eliminasi jumlah kedua persamaanx2−x3=8−x3−x3=8−2x3=8x3=−4x2=−(−4)=4x1−4=−3x1=11(4)=aa=4cara 2 x2−5x+a=0(1)x2+3x−a=0(2)eliminasi kedua persamaan −8x+2a=0−8x=−2ax=a4(a4)2+3(a4)−a=0a216+3a4−a=0a216−a4=0a2−4a=0a(a−4)=0a1=0 atau a2=4

Persamaan kuadrat baru

bentuk
x' = x diubah menjadi x = x' dengan menggunakan sifat akar.
Persamaan kuadrat baru
Pernyataan Akar lama Akar baru Persamaan kuadrat baru
lebihnya dari x'=x+p x=x'-p a(x'-p)2+b(x'-p)+c=0
kurangnya dari x'=x-p x=x'+p a(x'+p)2+b(x'+p)+c=0
kalinya dari x'=px x=x'/p a(x')2+bpx'+cp2=0
baginya dari x'=x/p x=px' ap2(x')2+bpx'+c=0
berlawanan x'=-x x=-x' a(x')2-bx'+c=0
kebalikan x'=1/x x=1/x' c(x')2+bx'+a=0
kuadratnya x=(x')2 x′=x a2(x')2-(b2-2ac)x'+c2=0
akarnya x=x′ (x')=x2 a(x')4-b(x')2+c=0
Buktikan akar-akar baru kuadratnya dari akar-akar lama!
Pembuktian

x′=x2 diubah menjadi x=x′ax2+bx+c=0a(x′)2+b(x′)+c=0a(x′)+b(x′)+c=0a(x′)+c=−b(x′)a2(x′)2+2ac(x′)+c2=b2(x′)a2(x′)2−b2(x′)+2ac(x′)+c2=0a2(x′)2−(b2−2ac)(x′)+c2=0

contoh

  1. tentukan persamaan kuadrat baru dari 2x2-3x+1=0 yang akar-akarnya p-2 dan q-2!
Jawaban

p+q=32 dan pq=12x1=p−2 dan x2=q−2x1+x2=p−2+q−2=p+q−4=32−4=−52x1⋅x2=(p−2)⋅(q−2)=pq−2(p+q)+4=52−2⋅32+4=5−6+82=72x2−(−52)x+72=02x2+5x+7=0

  1. tentukan persamaan kuadrat baru dari x2-x+3=0 yang akar-akarnya pq dan p+q!
Jawaban

p+q=1 dan pq=3x1=pq dan x2=p+qx1+x2=pq+p+q=3+1=4x1⋅x2=pq⋅(p+q)=3⋅1=3x2−4x+3=0

  1. tentukan persamaan kuadrat baru dari 5x2+2x-1=0 yang akar-akarnya 1/q dan 1/q!
Jawaban

p+q=−25 dan pq=−15x1=1p dan x2=1qx1+x2=1p+1q=p+qpq=−25−15=2x1⋅x2=1p⋅1q=1pq=1−15=−5x2−2x−5=0

Diskriminan dan kriteria akar-akar

Diskriminan (D) = b2-4ac
Kriteria akar-akar
Pernyataan
D>0 D=0 D<0
a>0 (terbuka ke atas; nilai minimum) memotong menyinggung tidak memotong dan tidak menyinggung
a<0 (terbuka ke bawah; nilai maksimum)
Kriteria akar-akar
Pernyataan Kriteria
Kedua akar riil yang berbeda (D>0)
bertanda positif x1+x2>0 dan x1x2>0
bertanda negatif x1+x2<0 dan x1x2>0
bertanda berlawanan x1x2<0
Akar riil yang sama (D=0)
berlawanan b=0
kebalikan c=a
Akar imajiner (D<0)
definit (selalu) positif a>0
definit (selalu) negatif a<0

contoh

  1. tentukan nilai b yang memenuhi persamaan x2+(b-8)x+(b+3)=0 yang memiliki kedua akar yang berbeda dan bertanda positif!
Jawaban

kedua akar real yang berbeda dan bertanda positif memiliki 3 syarat yaitu∗D>0(b−8)2−4(1)(b+3)>0b2−16x+64−4b−12>0b2−20b+52>0harga nolb2−20b+52=0b=20±(−20)2−4(1)(52)2=20±400−2082=20±1922=20±832=10±4310−43<b<10+43∗x1+x2>0−(b−8)>08−b>0b<8∗x1⋅x2>0b+3>0b>−3nilai b yang memenuhi adalah10−43<b<8

catatan grafik irisan:

  • jawaban 1
    • grafik arsiran 1
10−43 10+43
—— +++ ——
    • grafik arsiran 2
8
—— +++
    • grafik arsiran 3
-3
—— +++


    • grafik irisan arsiran 1, 2 dan 3
-3 10−43 8 10+43
A A
A A A
A A A A

Jarak (x2,y2) pada persamaan kuadrat/parabola

  • anggap persamaaan nilai y sebagai y1
  • masukkan y1 ke rumus jarak yaitu d = (x2−x1)2+(y2−y1)2
  • kemudian turunan d’ dalam akar dari d sama dengan nilai nol untuk mencari nilai x
  • jika mendapatkan xa, xb, xc, dst lalu masukkan lagi ke d yang tadi (tidak perlu mencari ya, yb, yc, dst karena persamaan y telah dimasukkan ke d yang tadi)
  • kalau jarak terdekat bila nilai d terkecil (d’ minimum) tapi terjauh bila nilai d tak terhingga nilainya (d’ maksimum)

contoh

  1. tentukan jarak terdekat (2,0) terhadap y=x!
Jawaban

d=(x−2)2+(x−0)2=x2−4x+4+x=x2−3x+4turunan d dalam akar f′(x)=2x−3untuk mencapai minimum (f'(x)) harus bernilai nol 2x−3=0x=32d=(32)2−3(32)+4=74=72

Persamaan parabola

untuk persamaan parabola ini dimana titik pusat dianggap sebagai titik puncak.

Vertikal Horisontal
Titik pusat (0,0)
Persamaan x2=4py y2=4px
Sumbu simetri sumbu y (x=0) sumbu x (y=0)
Panjang Latus Rectum L = 4p L = 4p
Fokus F(0,p) F(p,0)
Direktris y = -p x = -p
Titik pusat (h,k)
Persamaan (x−h)2=4p(y−k) (y−k)2=4p(x−h)
Sumbu simetri x = h y = k
Panjang Latus Rectum L = 4p L = 4p
Fokus F(h,k+p) F(h+p,k)
Direktris y = k-p x = h-p

Persamaan garis singgung

bergradien m (y=mx+c)
Vertikal Horisontal
Titik pusat (0,0)
y=mx−pm2 y=mx+pm
Titik pusat (h,k)
(y−k)=m(x−h)−pm2 (y−k)=m(x−h)+pm
jika persamaan garis lurus bergradien sejajar maka m2=m1
jika persamaan garis lurus bergradien tegak lurus maka m2=−1m1
melalui titik (x1,y1)

dengan cara bagi adil

Vertikal Horisontal
Titik pusat (0,0)
xx1=2py+2py1 yy1=2px+2px1
Titik pusat (h,k)
(x−h)(x1−h)=2p(y−k)+2p(y1−k) (y−k)(y1−k)=2p(x−h)+2p(x1−h)
jika titik (x1,y1) berada di dalam bentuknya maka ada 1 persamaan garis singgung (1 langkah).
jika titik (x1,y1) berada di luar bentuknya maka ada 2 persamaan garis singgung (2 langkah) dimana hasil y dari persamaan singgung pertama masuk ke persamaan kuadrat/parabola untuk mencari x.

contoh

Titik pusat (0,0)
  • Tentukan persamaan garis singgung yang bergradien 2 terhadap y2=16x!

jawab:

y2=16x−>y2=4(4x) jadi p=4
y=mx+pm
y=2x+42
y=2x+2
  • Tentukan persamaan garis singgung yang melalui (4,8) terhadap y2=16x!

jawab:

y2=16x−>y2=4(4x) jadi p=4
y2−16x=0 maka masukkan lah (4,8) (8)2−16(4)=0=0 (dalam)

dengan cara bagi adil

yy1=2px+2px1
8y=2(4)x+2(4)(4)
8y=8x+32 (dibagi 8)
y=x+4
  • Tentukan persamaan garis singgung yang melalui (1,5) terhadap y2=16x!

jawab:

y2=16x−>y2=4(4x) jadi p=4
y2−16x=0 maka masukkan lah (1,5) (5)2−16(1)=9>0 (luar)

dengan cara bagi adil

yy1=2px+2px1
5y=2(4)x+2(4)(1)
5y=8x+8
y=85x+85

masukkan lah y2=16x

(85x+85)2=16x
6425x2+12825x+6425−16x=0
6425x2+12825x+6425−40025x=0
6425x2−27225x+6425=0 (dibagi 16/25)
4x2−17x+4=0

maka kita mencari nilai x

x=−b±b2−4ac2a
x=17±289−2568
x=17±338
x1=17+338 atau x2=17−338

maka kita mencari nilai y

untuk x1
y1=85(17+338)+85
y1=175+335+85
y1=5+335

jadi (17+338,5+335)

untuk x2
y2=85(17−338)+85
y2=175−335+85
y2=5−335

jadi (17−338,5−335)

kembali dengan cara bagi adil

untuk persamaan singgung pertama
yy1=2px+2px1
(5+335)y=2(4)x+2(4)(17+338)
(5+335)y=8x+17+33
untuk persamaan singgung kedua
yy2=2px+2px2
(5−335)y=2(4)x+2(4)(17−338)
(5−335)y=8x+17−33
Titik pusat (h,k)
  • Tentukan persamaan garis singgung y2−6y−8x+9=0 melalui persamaan yang tegak lurus y−2x−5=0!

jawab: ubah ke bentuk sederhana

y2−6y−8x+9=0
y2−6y+9=8x
(y−3)2=8x

cari gradien persamaan y−2x−5=0

y−2x−5=0
y=2x+5

gradien (m1) = 2 karena tegak lurus menjadi m2=−12

cari p

(y−3)2=8x−>(y−3)2=4(2x) jadi p=2
(y−k)=mx+pm
y−3=−12x+2−12
y−3=−12x−4
y=−12x−1
  • Tentukan persamaan garis singgung y2−6y−8x+9=0 yang berordinat 6!

jawab: ubah ke bentuk sederhana

y2−6y−8x+9=0
y2−6y+9=8x
(y−3)2=8x

cari absis dimana ordinat 6

(y−3)2=8x
(6−3)2=8x
9=8x
x=98
(y−3)2=8x−>(y−3)2=4(2x) jadi p=2

dengan cara bagi adil

(y−k)(y1−k)=2px+2px1
(y−3)(6−3)=2(2)x+2(2)(98)
(y−3)3=4x+92
3y−9=4x+92
3y=4x+272
y=43x+276
  • Tentukan persamaan garis singgung yang melalui (1,6) terhadap y2−6y−8x+9=0!

ubah ke bentuk sederhana

y2−6y−8x+9=0
y2−6y+9=8x
(y−3)2=8x
(y−3)2=8x−>(y−3)2=4(2x) jadi p=2
(y−3)2−8x=0 maka masukkan lah (1,6) (6−3)2−8(1)=9−8=1>0 (luar)

dengan cara bagi adil

(y−k)(y1−k)=2px+2px1
(y−3)(6−3)=2(2)x+2(2)(1)
(y−3)3=4x+4
3y−9=4x+4
3y=4x+13
y=43x+133

masukkan lah (y−3)2=8x

(43x+133−3)2=8x
(43x+43)2=8x
169x2+329x+169−8x=0
169x2−409x+169=0 (dibagi 8/9)
2x2+5x+2=0

maka kita mencari nilai x

x=−b±b2−4ac2a
x=5±25−164
x=5±94
x1=5+94=2 atau x2=5−94=12

maka kita mencari nilai y

untuk x1
y1=43(2)+133=83+133=7

jadi (2,7)

untuk x2
y2=43(12)+133=23+133=5

jadi (12,5)

kembali dengan cara bagi adil

untuk persamaan singgung pertama
(y−k)(y1−k)=2px+2px1
(y−3)(7−3)=2(2)x+2(2)(2)
(y−3)4=4x+8
4y−12=4x+8
4y=4x+20 (dibagi 4)
y=x+5
untuk persamaan singgung kedua
(y−k)(y2−k)=2px+2px2
(y−3)(5−3)=2(2)x+2(2)(12)
(y−3)2=4x+2
2y−6=4x+2
2y=4x+8 (dibagi 2)
y=2x+4