Modul ini membahas tentang matriks dan operasi-operasi aritmatik matriks seperti penjumlahan, perkalian, transpose, dan matriks khusus seperti matriks diagonal, identitas, simetris dan lainnya. Terdapat contoh-contoh soal untuk memperjelas penjelasan.
2. Pengertian Matrik
Matrik adalah susunan bilangan
real (kompleks) berbentuk empat
persegi panjang yang dibatasi oleh
tanda kurung, ditulis dengan :
)(
...
............
...
...
...
321
3333231
2232221
1131211
nma
aaaa
a
aaaa
aaaa
aaaa
A
ij
mnmmm
ij
n
n
n
Istilah-istilah :
Lambang matrik digunakan huruf
besar, A, B, C
Elemen matrik digunakan lambang
huruf kecil, a. b , c …
Bagian mendatar disebut baris
Bagian tegak disebut kolom
Indeks-I menyatkan baris, indeks-j
menyatakan kolom
Jumlah baris=m, jumlah kolom=n
Ukuran matrik disebut ordo
Matrik dengan jumlah
baris=m, jumlah kolom=n diebut
dengan ukuran (mxn) atau matrik
berordo (mxn)
3. CONTOH
3145.023
223001.023.0
4333.022
5667.0221
j
j
A
Beberapa istilah yang perlu
diketahui ;
Elemen matrik A dapat berupa
bilangan bulat, desimal, rel atau
bilangan kompleks
Jumlah baris A=4, jumlah kolom
a=5, A berukuran (4x5)
a32 : elemen baris ke-3 kolom-2
adalah 0.001
Elemen-elemen diagonal matrik
A : 1, , 3, 1
CONTOH
Perhatikan jaringan berikut :
1 2 4
3
terbubungtidakjdaninodejika,
terhubungjdaninodejika,
0
1
ija
0110
1011
1101
0110
A
Matrik jaringannya adalah sebagai
berikut
4. MATRIK-MATRIK KHUSUS
Matrik Bujur Sangkar
A dikatakan matrik bujur sangkar jika
jumlah baris dan jumlah kolom A
sama. Matrik A dikatakan berordo n
)(
...
............
...
...
...
321
3333231
2232221
1131211
nna
aaaa
a
aaaa
aaaa
aaaa
A
ij
nnnnn
ij
n
n
n
Elemen-elemen diagonal utama A
adalah a11, a22, a33, a44 ….
CONTOH
0110
1011
1101
0110
A
Matrik A berordo 4, elemen-
elemen diagonal utama A adalah
0, 0, 0, 0
81.0925
1283.04.0
54.0713
42342
5.01251
A
5. Matrik Segitiga Atas
A dikatakan matrik segitiga atas, jika
A adalah matrik bujur sangkar
dimana semua elemen dibawah
diagonal utama 0
Matrik Segitiga Bawah
A dikatakan matrik segitiga atas, jika
A adalah matrik bujur sangkar
dimana semua elemen diatas
diagonal utama 0
81.0925
0283.04.0
0.0713
00042
00001
A
Elemen-elemen diagonal utama :
1, 4, 7, 2, 8
Elemen-elemen diatas diagonal
utama 0, maka A matrik segitiga
bawah
80000
2000
.700
90
3
j
ih
gfe
dcba
A
Elemen-elemen diagonal utama :
3, 9, -7, 2, 8
Elemen-elemen dibawah
diagonal utama 0, maka A matrik
segitiga atas
6. Matrik Diagonal = D
A dikatakan matrik diagonal, jika A
adalah matrik bujur sangkar dimana
semua elemen selain diagonal
utama 0, dan elemen diagonal utama
tak nol. Matrik demikian diberi
lambang D.
Matrik Identitas = I
A dikatakan matrik identitas, jika A
adalah matrik bujur sangkar dimana
semua elemen selain diagonal
utama 0, dan elemen diagonal utama
1. Matrik identitas diberi lambang I.
1000
0400
0030
0002
300
020
002
;
40
02
4
32
D
DD
1000
0100
0010
0001
100
010
001
;
10
01
4
32
I
II
7. Transpose Matrik= AT
Transpose matrik A ditulis AT
adalah sebuah matrik yang
diperoleh dari A dimana baris AT
adalah kolam A, dan kolom AT
adalah baris A. Bila A berukuran
(mxn), AT berukuran (nxm)
CONTOH
2468
7654
6421
;
276
464
652
841
T
A
A
Matrik Simetris, A=AT
A dikatakan matrik
simetris, bilamana A adalah matrik
bujur sangkar dimana, AT=A
CONTOH
73000
35200
021010
00161.0
0001.05
543
431
312
;
31
12
A
A
A
Matrik
tridiagonal
8. OPERASI ARITMATIK MATRIK (1)
(1) Kesamaan, A=B
Matrik, A=[aij] dan B=[bij] dikatakan
sama ditulis A=B jika hanya jika
(1) A dan B berukuran sama
(2) Setiap elemen yang seletak
nilainya sama, aij = aij ;
Contoh :
463
512
dan
643
512
BA
A dan B berukuran sama
(2x3), tetapi AB, karena terdapat
elemen seletak nilainya tidak sama
(2) Perkalian dng skalar, kA
Perkalian matrik, A=[aij] dengan skalar
tak nol k ditulis kA, didefinisikan
bahwa setiap elemen A dikalikan
dengan konstanta tak nol k, yakni :
kA=k[aij]= [kaij]
Contoh :
18129
1536
)6(3)4(3)3(3
)5(3)1(3)2(3
643
512
33A
643
512
A
9. (3) Penjumlahan, A+B
(1) Matrik, A=[aij] dan B=[bij]
dikatakan dapat dijumlahkan
ditulis A+B bilamana A dan B
berukuran sama.
(2) Bilamana, A+B=C, maka
elemen matrik C diberikan,
cij = aij + bij
(elemen yang seletak
dijumlahkan)
OPERASI ARITMATIK MATRIK (2)
Contoh :
Diberikan :
2605
11112
818121249
4152384
8124
428
18129
1534
462
214
2-
643
512
32B-3A
:maka
462
214
dan
643
512
BA
10. OPERASI ARITMATIK MATRIK (3)
(4) Perkalian Matrik, AB=C
(1) Matrik, A=[aij](m=n) dan
B=[bij](pxq) dikatakan dapat
dikalikan ditulis AB bilamana
jumlah kolom A dan jumlah
baris B sama [n=p].
(2) Bilamana, AB=C, maka matrik
C=[cij](mxq) dimana elemen cij
diberikan oleh :
njinjiji
n
k
kjikij
bababa
bac
...2211
1
(mxq)(pxq)(mxn) CBA
643
512
13
42
61
BA
813
1315
13
42
61
643
512
AB
maka
13
42
61
dan
643
512
BA
Contoh : Diberikan :
12. DETERMINAN MATRIK
Fungsi determinan matrik bujur
sangkar A dinyatakan dengan
det(A)=|A|, didefinisikan sebagai
jumlahan hasil kali elementer
elemen-elemen bertanda A
Kasus n=1
A=[a], det(A) =|a| = a
Kasus n=2
10)6(4
12-
34
bc-addet(A)
dc
ba
|A|maka,
dc
ba
A
Kasus, n=3, Metode Sarrus
3231
2221
1211
333231
232221
131211
333231
232221
131211
aa
aa
aa
aaa
aaa
aaa
|A|
:|A|det(A)Sarrus,metodedengan
aaa
aaa
aaa
A
(–) (–) (–) (+) (+) (+)
7412248916
423
121
432
aaaaaaaaa-
aaaaaaaaa
312213332112322311
322113312312332211
13. METODE EKSPANSI LAPLACE
Andaikan, A=[aij] (nxn) adalah
matrik bujur sangkar berordo (nxn).
(1). Minor elemen matrik A baris ke-i
dan kolom ke-j (a-ij) ditulis Mij
didefinisikan sebagai determinan
matrik berordo (n-1)x(n-1) yang
diperoleh dari A dengan cara
menghilangkan baris ke-I dan
kolom ke-j
(2). Kofaktor elemen matrik A baris
ke-i kolom ke-j ditulis C-ij
didefinisikan sebagai :
ij
ji
ij MC
)1(
CONTOH :
63-4
523
212-
A
17
3-4
23
1)(
M)1(C
:untukdan
-12(-1)(12)
M(-1)C
12)6(6
63-
21
M
13
31
13
21
12
21
21
M21 baris ke-2
dan kolom ke-1
dihilangkan
17. DETERMINAN : METODE CHIO
Andaikan, A=[aij](nxn), dan a110, maka :
aa
aa...
aa
aa
aa
aa
...
aa
aa
......
aa
aa...
aa
aa
aa
aa
aa
aa
...
aa
aa
aa
aa
)(a
1
det(A)
nnn1
1n11
n2n1
1211
n2n1
1211
iji1
1j11
3n31
1n11
3331
1311
3231
1211
2n21
1n11
2321
1311
2221
1211
2-n
11
Rumus diatas dikenal pula dengan, rumus menghitung determinan
dengan mereduksi orde / ukuran matrik. Reduksi ordenya dapat pula
menggunakan elemen matrik yang lain, tidak harus a11.
19. SIFAT-SIFAT DETERMINAN
(1). Jika A matrik bujur sangkar
maka
det(A) = det(AT)
Contoh :
623
154
432
A
614
253
342
A
T
Menurut sifat (1), maka :
det(A) = det(AT) = –42
(2). Jika A dan B adalah matrik bujur
sangkar yang berordo sama maka
det(AB) = det(A) det(B)
Contoh :
8det(B)60det(A)
200
3-20
21-2
Bdan
602
051
002
A
480860)det()det(det(AB)
1624
1392
424
200
3-20
21-2
602
051
002
AB
BA
20. (3). Jika A matrik bujur sangkar yang
memuat baris atau kolom dimana
elemennya 0 atau sebanding, maka
det(A) = 0
Contoh :
SIFAT-SIFAT DETERMINAN
023
054
032
A
614
000
342
A
Baris-2 matrik A
elemennya
0, maka
det(A)=0
Kolom-3 matrik
A elemennya
0, maka
det(A)=0
(4). Jika A matrik segitiga atas (bawah)
yang berordo (nxn) dimana
elemen diagonal utama tak nol,
maka :
det(A) = a11a22a33 … ann
Contoh :
4000
3500
5430
7612
A
A matrik segitiga atas, maka :
det(A) = (2)(3)(4)(5) = 120
21. (5). Jika A dan B matrik bujur sangkar
yang berordo sama. Jika matrik B
diperoleh dari A dengan cara
mengalikan sembarang baris
(kolom) dengan konstanta k tak
nol, maka :
det(B) = k det(A)
Operasi elementarnya adalah :
Hi k Hi : Baris ke-i baru =
kx baris ke-i lama
Kj k Kj : Kolom ke-j baru =
kxkolom ke-j lama
SIFAT-SIFAT DETERMINAN
CONTOH :
18312
642
342
B
614
321
342
A det(A)=21
H2 2 H2 k1= 2
H2 3 H2 k2=3
det(B) = k1 k2 det (A)
= (2) (3) 21
= 126
22. (6). Jika A dan B matrik bujur sangkar
yang berordo sama. Jika matrik B
diperoleh dari A dengan cara
menukarkan semua elemen
sembarang baris (kolom) , maka :
det(B) = – det(A)
Operasi elementarnya adalah :
Hi Hj : Baris ke-i baru =
baris ke-j lama
Ki Kj : Kolom ke-i baru =
kolom ke-j lama
SIFAT-SIFAT DETERMINAN
CONTOH :
231
164
432
C
321
614
342
B
614
321
342
A
det(A)=21
H2 H3
K2 K3
det(B)= –det(A)
= –21
det(C)= –det(B)
= –(–21)=21
23. (7). Jika A dan B matrik bujur sangkar
yang berordo sama. Jika matrik B
diperoleh dari A dengan cara
mengalikan sembarang baris
(kolom) dengan konstanta k tak
nol dan hasilnya dijumlahkan
pada baris (kolom) yang lain,
maka :
det(B) = det(A)
Operasi elementarnya adalah :
Hi Hi+kHj :
Baris ke-i baru = Baris ke-i lama
+ k baris ke-j lama
Kj Kj+k Kj :
Kolom ke-j baru = kolom ke-j
lama + k kolom ke-i lama
SIFAT-SIFAT DETERMINAN
400
3-2-0
321
C
2-4-0
3-2-0
321
B
723
322
321
A
CONTOH :
a11 = pivot
a21 dan a31
direduksi menjadi
0
H2 H2 – 2 H1
H3 H3 – 3 H1
a22 = pivot
a32 = direduksi – 0
H3 H3 – 2H2
Jadi, det(A) = (1)(-2)(4) = -8
26. DEKOMPOSISI MATRIK DAN DETERMINAN
Matrik bujur sangkar A dikatakan
dapat didekomposisi, jika
terdapat matrik segitiga bawah L
dan matrik segitiga atas U
sedemikian rupa sehingga :
A = LU
Akibatnya :
det(A) = det(L) det (U)
CONTOH
24)det(
1462
951
642
LUA
100
210
321
U;
422
031
002
L
A
TEKNIK MENGHITUNG
DEKOMPOSISI, A=LU
(1) Metode Crout, mendekomposisi
matrik yang menghasilkan elemen
diagonal utama matrik segitiga atas
U adalah satu.
(2) Metode Doollite, mendekomposisi
matrik yang menghasilkan elemen
diagonal utama matrik segitiga
bawah L adalah 1
(3) Metode Cholesky mendekomposisi
matrik diagonal utama L dan U
sama. Metode ini hanya untuk
matrik simetris.
(4) Metode Operasi Elementer,
mendekomposisi matrik menjadi
segitiga atas atau segitiga bawah
27. DEKOMPOSISI : METODE CROUT
Kasus n=3
Rumus perhitungannya :
333231
232221
131211
23
1312
333231
2221
11
aaa
aaa
aaa
100
u10
uu1
lll
0ll
00l
233213313333
22
132123
23
12313232
12212222
11
13
13
11
12
12
313121211111
:5Iterasi
:4Iterasi
;:3Iterasi
;:2Iterasi
;;:1Iterasi
ululal
l
ula
u
ulal
ulal
a
a
u
a
a
u
alalal
Rumus umum untuk
mencari L dan U dengan
metode Crout adalah :
n2,...,jj,i
l
ula
u
n1,...,ii,j
ulal
ii
1i
1k
ikikij
ij
1j
1k
kjikijij
28.
1624
1392
424
A
CONTOH :
Hitunglah determinan matrik
berikut dengan metode
dekomposisi
Jawab :
1
4
4
5.0-
4
2-
:2Iterasi
4;2;4
:1Iterasi
13
12
312111
u
u
lll
120(-1.5)-4(1)-16:5Iterasi
-1.5
10
2(1)-13-
:4Iterasi
04(-0.5)--2
;10(2)(-0.5)-9:3Iterasi
33
23
32
22
l
u
l
l
480U)det(L)det(det(A)
1)det(
100
1.5-10
10.5-1
U
480)12)(10(4)det(
1204
0102
004
L
Jadi,
U
L
29. KASUS n=4 : METODE CROUT
Rumus iterasi perhitungannya adalah :
44434241
34333231
24232221
14131211
34
2423
141312
44434241
333231
2221
11
1000
100
10
1
0
00
000
aaaa
aaaa
aaaa
aaaa
u
uu
uuu
llll
lll
ll
l
22
142124
24
22
132123
23
12414242
12313232
12212222
11
14
14
11
13
13
11
12
12
41413131
21211111
:4Iterasi
;:3Iterasi
;;:2Iterasi
;;
;;:1Iterasi
l
ula
u
l
ula
u
ulal
ulal
ulal
a
a
u
a
a
u
a
a
u
alal
alal
3443244214414444
33
2432143134
34
234213414343
233213313333
:7Iterasi
:6Iterasi
:5Iterasi
ulululal
l
ulula
u
ululal
ululal
31. DEKOMPOSISI : METODE DOOLITTLE
Rumus umum untuk
mencari L dan U dengan
metode Doolittle adalah :
n,...,2ii,j
u
ula
l
n1,...,jj,i
ulau
ii
1j
1k
ikikij
ij
1i
1k
kjikijij
Kasus n=3
Rumus perhitungannya :
333231
232221
131211
33
2322
131211
3231
21
aaa
aaa
aaa
u00
uu0
uuu
1ll
01l
001
233213313333
22
123132
32
13212323
12212222
11
31
31
11
21
21
131312121111
:5Iterasi
l:4Iterasi
u
;:3Iterasi
;l:2Iterasi
;;u:1Iterasi
ululau
u
ula
ula
ulau
a
a
l
a
a
auaua
32. KASUS n=4 : METODE DOOLITTLE
Rumus iterasi perhitungannya adalah :
44434241
34333231
24232221
14131211
44
3433
242322
14131211
434241
3231
21
000
00
0
1
01
001
0001
aaaa
aaaa
aaaa
aaaa
u
uu
uuu
uuuu
lll
ll
l
22
124142
42
22
123132
32
12414224
13212323
12212222
11
41
41
11
31
31
11
21
21
14141313
12121111
l
l:4Iterasi
u
;:3Iterasi
;;l:2Iterasi
;;
;;u:1Iterasi
u
ula
u
ula
ulau
ula
ulau
a
a
l
a
a
l
a
a
auau
aua
3443244214414444
33
2342134143
43
243214313434
233213313333
:7Iterasi
:6Iterasi
u
u
:5Iterasi
ulululau
u
ulula
l
ulula
ulula
33. TUGAS II,III dan IV
3a1a3b1b
1a1a1b1b
1b2b1a2a
1bba1a
A
Hitunglah det(A) dengan cara :
a. Ekspansi kofaktor baris (genap/ganjil)
b. Ekspansi kofaktor kolom (ganjil/genap)
c. Sifat-sifat determinan (reduksi menjadi
matrik segitiga)
d. Metode CHIO
e. Dekomposisi matrik (CROUT dan
Doolite)
4121
42121
11212
1121
211
aaabb
aaabb
aaabb
bbbaa
bbbaa
A
Hitunglah det (A) dengan
cara :
a) sifat-sifat determinan
b) Metode CHIO
c) Dekomposisi matrik
(Crout dan Doolite)