Bab Vi Ruang Hasilkali Dalam

22/04/23 10:50 MA-1223 Aljabar Linear 1

Aljabar Linear ElementerMA1223

3 SKSSilabus :Bab I Matriks dan OperasinyaBab II Determinan MatriksBab III Sistem Persamaan LinearBab IV Vektor di Bidang dan di RuangBab V Ruang VektorBab VI Ruang Hasil Kali DalamBab VII Transformasi LinearBab VIII Ruang Eigen


Ruang Hasilkali Dalam (RHD)

Sub Pokok Bahasan– Definisi RHD– Himpunan Ortonormal– Proses Gramm Schmidt

Aplikasi RHD : bermanfaat dalam beberapa metode optimasi,

seperti metode least square dalam peminimuman BER dalam berbagai bidang rekayasa.


DefinisiMisalnya V adalah suatu ruang vektor, dan maka notasi < , > dinamakan hasil kali dalam jika memenuhi keempat aksioma sebagai berikut: 1. (Simetris)2. (Aditivitas)3. untuk suatu kR,

(Sifat Homogenitas)4. , untuk setiap

dan

Vvu ,

vu , uv ,

wvu , wvwu ,,

vuk , vku , vuk ,

0, uu

0, uu 0 u

u(Sifat Positifitas)

Ruang vektor yang dilengkapi dengan operasi hasilkali dalam dinamakan Ruang Hasilkali Dalam (RHD)


Jika V merupakan suatu ruang hasil kali dalam, maka norm (panjang) sebuah vektor dinyatakan oleh :

Contoh 1 : Ruang Hasil Kali Dalam Euclides ( Rn )Misalkan , Rn maka

= (u12 + u22 + …..+un2)½

0, 21 uuu

u

nnvuvuvuvu ..., 2211u v0, 2

1 uuu

Sudut antara dua vektor dalam suatu RHD :

vuvu

,cos


Contoh 2 :Misalnya W R3 yang dilengkapi dengan operasi hasil kali , dimana Buktikan bahwa W adalah ruang hasilkali dalam

Jawab :Misalkan

2u1v1 + u2v2 + 3u3v3

= 2 v1u1 + v2u2+ 3v3u3

(terbukti simetris)

332211 32, vuvuvuvu

Wvu ,

Wwvu ,,

vu ,

uv ,


<(u1+v1, u2+v2, u3+v3), (w1, w2, w3)> = 2(u1+ v1)w1 + (u2+v2)w2 + 3(u3+v3)w3 = 2u1w1+2v1w1+u2w2 +v2w2+3u3w3+3v3w3 = 2u1w1+u2w2+3u3w3+2v1w1+v2w2+3v3w3

(bersifat aditivitas)(iii) untuk suatu kR,

<(ku1, ku2, ku3), (v1, v2, v3)> = 2ku1v1 + ku2v2 + 3ku3v3

= k2u1v1 + ku2v2 + k.3u3v3 (bersifat homogenitas)

wvu ,)ii(

wvwu ,,

vuk ,

vku , vuk ,


Jelas bahwadan

Contoh :Tunjukan bahwa

bukan merupakan hasil kali dalamJawab :

Perhatikan

Pada saat 3u32 > u1

2 + 2u22

maka

23

22

21 32,)iv( uuuuu

uuu setiapuntuk 0, 21

0jika hanya0, uuu

332211 32, vuvuvuvu

23

22

21 32, uuuuu

0, uuTidak memenuhi Sifat positivitas


Himpunan Ortonormal Sebuah himpunan vektor pada ruang hasil kali dalam

dinamakan himpunan ortogonal jika semua pasangan vektor yang berbeda dalam himpunan tersebut adalah ortogonal (saling tegak lurus).

Himpunan ortonormal himpunan ortogonal yang setiap vektornya memiliki panjang (normnya) satu.

Misalkan, pada suatuRHDT dikatakan himpunan vektor ortogonal jika untuk setiap i ≠ j

Sedangkan, T dikatakan himpunan vektor ortonormaljika untuk setiap i berlaku

ncccT ,...,, 21

0, ji cc

1ic


Contoh : 1.

Pada RHD Euclides, A bukan himpunan ortogonal.

2.

Pada RHD Euclides, B merupakan himpunan ortonormal.

0 1-

0 1

,

A

1- 0

0 1

,

B


Misalkan

adalah basis ortonormal untuk RHD V Jika adalah sembarang vektor pada V, maka

Perhatikan bahwa, untuk suatu i berlaku :

Karena S merupakan himpunan ortonormal dan

nvvvS ,...,, 21

u

nnvkvkvku ...2211

inni vvkvkvkvu ,..., 2211

inniiiii vvkvvkvvkvvk ,...,...,, 2211

ivv ii setiapuntuk 1, jivv ji setiapuntuk 0, dan


Sehingga, untuk setiap i berlaku

ii kvu ,

nn vvuvvuvvuu ,...,, 2211

nnvkvkvku ...2211Kombinasi linear Ditulis menjadi

Contoh :Diketahui

21

a pada RHD Euclides

berupa bidang yang dibangun

21

21

u

21

21

vdan

Nyatakan vua dandarilinearkombinasisebagai


Jawab :

vvauuaa ,,

vua

21

21

21

21

,21

,21

21

vua 21

23

Ingat …..{u , v} merupakanBasis ortonormal

vkuka 21


Proses Gramm-Schmidt

ncccS ,, 21

nwwwB ,...,, 21

basis bagi suatu RHD V

basis ortonormal bagi V

1

11.1

ccw

Langkah yang dilakukan


2. Langkah kedua

2c

1w 1p

1q

2w

2w2c

1121

11221 ,

,1

wwcw

wwccproyp w

121 pcq

2122

11222

,,,

wwccwwccw

Vektor satuan searah 1q


3. Langkah ketiga 3w3c

W

3c

1w 2w2p

2q

3w

22311332 ,, wwcwwccproyp W 232 pcq

2231133

22311333 ,,

,,wwcwwccwwcwwcc

w

Vektor satuan

Yang tegak lurusBidang W


Contoh :Diketahui :

B merupakan basis pada RHD Euclides di R3.Transformasikan basis tersebut menjadi basis Ortonormal

Jawab :Langkah 1.

100

,110

,111

321 uuuB

1

11 u

uv

31,1,1

313

13

1


Langkah 2

22

222

1

1

uproyu

uproyuv

v

v

31

,31

,32

31

,3

1,

31

32

1,1,0

, 112222 1 vvuuuproyu v

36

91

91

94

22 1 uproyu v

616

16

2

2v

Sementara itu,

Karena itu,

sehingga :


Langkah 3

Sementara itu,

sehingga :

33

333

uproyu

uproyuv

W

W

21

,21

,0

61

,6

1,

62

61

31

,3

1,

31

31

1,0,0

,, 223113333 vvuvvuuuproyu W

21

21

3

0v


Jadi, 321 ,, vvv

merupakan basis ortonormal untuk ruang vektor R3

dengan hasil kali dalam Euclides

21

21

616

16

2

313

13

1 0,,=


Contoh :

110

, 101

111

u

Diketahui bidang yang dibangun oleh

merupakan subruang dari RHD Euclides di R3

Tentukan proyeksi orthogonal dari vektor

pada bidang tersebut.


Jawab :

110

, 101

21 vv

Diketahui

Selain membangun subruang pada RHD

Karena

merupakan basis bagi subruang pada RHD tsb.

himpunan tsb juga saling bebas linear (terlihat bahwa ia tidak saling berkelipatan).

21 , vv

Langkah awal :Basis tersebut basis ortonormal.


21 , 0 ,

21

21 , 0 , 1

101

1 , 0 , 1

222

11

1 vv

w

21

2100

2

1 ,0 ,

21

1 , 1 , 0, 12

wvPerhatikan bahwa :


21

, 0 , 21

21

, 0 , 2

1

21

, 112 wwv

21 , 1 ,

21

21

, 0 , 21

1 , 1 , 0 , 1122 wwvv

621

46

41

141

211

21 ,

22

21122

wwvv

Sehingga:

Akibatnya :


Akhirnya, diperoleh

61

, 62

,6

1

621

21

, 1 , 21

, ,

1122

11222 wwvv

wwvvw

6162

61

,

2102

1

Jadi Basis Orthonormal bagi bidang tsb =


111

u

uoy WPr 2211 , , wwuwwu

22

22

1 0

21

21

, 0 , 2

1 1 , 1 , 1, 1

wu

Proyeksi Orthogonal Vektor

pada bidang tersebut adalah

Perhatikan bahwa :

62

61

62

61

61 ,

62 ,

61 1 , 1 , 1, 2

wu

dan


uoy WPr2211 , , wwuwwu

3132

31

101

3432 32

Dengan demikian,

=


Latihan

vu ,

vu ,

vu ,

1. Periksa apakah operasi berikut merupakan hasil kali dalam atau bukan

= u12v1 + u2v2

2 di R2

= u1v1 + 2u2v2 – u3v3 di R3

= u1v3 + u2v2 + u3v1 di R3

a.

b.

c.

2. Tentukan nilai k sehingga vektor (k, k, 1) dan vektor (k, 5, 6 ) adalah orthogonal dalam ruang Euclides !


011

101

211

3. W merupakan subruang RHD euclides di 3 yang dibangun oleh vektor

dan

Tentukan proyeksi orthogonal vektor pada W

Documents

Bab Vi Ruang Hasilkali Dalam