matematic assigment: SUDUT ANTAR VEKTOR PADA BIDANG BERDIMENSI DUA DAN BERDIMENSI TIGA BERSAMA CONTOH SOALNYA

Vektor di R^2

Panjang segmen garis yang menyatakan vektor $\bar{v}$ atau dinotasikan sebagai $\mid\bar{v}\mid$ Panjang vektor sebagai:

vektor di R2

Panjang vektor tersebut dapat dikaitkan dengan sudut $\theta$ yang dibentuk oleh vektor dan sumbu x. positif.

panjang dan rumus vektor

Vektor dapat disajikan sebagai kombinasi linier dari vektor basis $\bar{l} = \binom{1}{0}$ dan $\bar{J} = \binom{0}{1}$ berikut:

$\bar{v} =\left(\begin{array}{r} v_1\\ v_2\end{array}\right) = v_1\left(\begin{array}{r} 1 \\ 0 \end{array}\right) + v_2\left(\begin{array}{r} 0\\ 1\end{array}\right)$

$\bar{v} =v_1 \bar{i} + v_2\bar{j}$

panjang vektor di r2

Operasi Vektor di R^2

Penjumlahan dan pengurangan vektor di R^2

Dua vektor atau lebih dapat dijumlahkan dan hasilnya disebut resultan. Penjumlahan vektor secara aljabar dapat dilakukan dengan cara menjumlahkan komponen yang seletak. Jika $\vec{a} = \left(\begin{array}{r} a_1\\ a_2\end{array}\right)$ dan $\vec{b} = \left(\begin{array}{r} b_1\\ b_2\end{array}\right)$ maka:

$\vec{a} + \vec{b} = \left(\begin{array}{r} a_1+b_1\\ a_2+b_2\end{array}\right)$

Penjumlahan secara grafis dapat dilihat pada gambar dibawah:

penjumlahan dan pengurangan vektor

Dalam pengurangan vektor, berlaku sama dengan penjumlahan yaitu:

$\bar{a} - \bar{b} = \left(\begin{array}{r} a_1-b_1\\ a_2-b_2\end{array}\right)$

Sifat-sifat dalam penjumlahan vektor sebagai berikut:

$\bar{a} + \bar{b} = \bar{b} + \bar{a}$
$\bar{a} + (\bar{b}+\bar{c}) = (\bar{a} + \bar{b}) + \bar{c}$

Perkalian vektor di R^2 dengan skalar

Suatu vektor dapat dikalikan dengan suatu skalar (bilangan real) dan akan menghasilkan suatu vektor baru. Jika $\bar{v}$ adalah vektor dan k adalah skalar. Maka perkalian vektor:

$k.\bar{v}$

Dengan ketentuan:

Jika k > 0, maka vektor $k.\bar{v}$ searah dengan vektor $\bar{v}$
Jika k < 0, maka vektor $k.\bar{v}$ berlawanan arah dengan vektor $\bar{v}$
Jika k = 0, maka vektor $k.\bar{v}$ adalah vektor identitas $\bar{o} = ^0_0$

Secara grafis perkalian ini dapat merubah panjang vektor dan dapat dilihat pada tabel dibawah:

perkalian vektor dengan skalar

Secara aljabar perkalian vektor $\bar{v}$ dengan skalar k dapat dirumuskan:

$k.\bar{v} = \left(\begin{array}{r} k.v_1\\ k.v_2\end{array}\right)$

Perkalian Skalar Dua Vektor di R^2

Perkalian skalar dua vektor disebut juga sebagai hasil kali titik dua vektor dan ditulis sebagai:

$\bar{a}.\bar{b}$ (dibaca : a dot b)

Perkalaian skalar vektor $\bar{a}$ dan $\bar{b}$ dilakukan dengan mengalikan panjang vektor $\bar{a}$ dan panjang vektor $\bar{b}$ dengan cosinus $\theta$ . Sudut $\theta$ yang merupakan sudut antara vektor $\bar{a}$ dan vektor $\bar{b}$ .

Sehingga:

$\bar{a} \cdot \bar{b} = \mid\bar{a}\mid\mid\bar{b}\mid cos\theta$

Dimana:

perkalian skalar dua vektor

Perhatikan bahwa:

Hasil kali titik dua vektor menghasilkan suatu skalar
$\bar{a}.\bar{a} = (\bar{a}^2)$
$\bar{a}.(\bar{b}+ \bar{c}) = (\bar{a} . \bar{a}) + (\bar{a} . (\bar{c})$

Vektor di R^3

Vektor yang berada pada ruang tiga dimensi (x, y, z).jarak antara dua titik vektor dalam $R^3$ dapat diketahui dengan pengembangan rumus phytagoras. Jika titik $A(x_1,y_1,z_1)$ dan titik $B(x_2,y_2,z_2)$ maka jarak AB adalah:

$AB = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 b+ (z_2 - z_1)^2}$

Atau jika $\bar{v} = \left(\begin{array}{r} v_1 \\ v_2 \\ v_3 \end{array}\right)$ , maka

$\mid\bar{v}\mid = \sqrt{(v_1)^2 + (v_2)^2 + (v_3)^2}$

Vektor $\bar{AB}$ dapat dinyatakan dalam dua bentuk, yaitu dalam kolom $\bar{AB} = \left(\begin{array}{r} b_1 - a_1\\ b_2 - a_2\\ b_3 - a_3\end{array}\right)$ atau dalam baris $\bar{AB} = (b_1 - a_1,b_2 - a_2,b_3 - a_3)$ . Vektor juga dapat disajikan sebagai kombinasi linier dari vektor basis $\bar{l}(1,0,0)$ dan $\bar{J}(0,1,0)$ dan $\bar{K}(0,0,1)$ berikut:

$\bar{v} = \left(\begin{array}{r} v_1\\ v_2\\ v_3\end{array}\right) = v_1\left(\begin{array}{r} 1\\ 0\\ 0\end{array}\right) + v_2\left(\begin{array}{r} 0\\ 1\\ 0\end{array}\right) + v_3\left(\begin{array}{r} 0\\ 0\\ 1\end{array}\right)$

$\bar{v} = v_1\bar{I} + v_2\bar{J} + v_3\bar{K}$

vektor di R3

Operasi Vektor di R^3

Operasi vektor di $R^3$ secara umum, memiliki konsep yang sama dengan operasi vektor di $R^2$ dalam penjumlahan, pengurangan, maupun perkalian.

Penjumlahan dan pengurangan vektor di R^3

Penjumlahan dan pengurangan vektor di $R^3$ sama dengan vektor di $R^2$ yaitu:

$\bar{a} + \bar{b} = \left(\begin{array}{r} a_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right) + \left(\begin{array}{r} b_1\\ b_2\\ b_3\end{array}\right) = \left(\begin{array}{r} a_1+b_1\\ a_2+b_2\\ a_3+b_3\end{array}\right)$

Dan

$\bar{a} - \bar{b} = \left(\begin{array}{r} a_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right) - \left(\begin{array}{r} b_1\\ b_2\\ b_3\end{array}\right) = \left(\begin{array}{r} a_1-b_1\\ a_2-b_2\\ a_3-b_3\end{array}\right)$

Perkalian vektor di R^3 dengan skalar

Jika $\bar{v}$ adalah vektor dan k adalah skalar. Maka perkalian vektor:

$k.\bar{v} = \left(\begin{array}{r} k.v_1\\ k.v_2\\ k.v_3\end{array}\right)$

Hasil kali skalar dua vektor

Selain rumus di $R^3$ , ada rumus lain dalam hasil kali skalar dua vektor. Jika $\bar{a} = a\bar{I} + a_2\bar{J} + a_3\bar{K}$ dan $\bar{b} = b_1\bar{i} + b_2\bar{j} + b_3\bar{k}$ maka $\bar{a}.\bar{b}$ adalah:

$\bar{a}.\bar{b} = (a_1b_1) + (a_2b_2) + (a_3b_3)$

Proyeksi Orthogonal vektor

Jika vektor $\bar{a}$ diproyeksikan ke vektor $bar{b}$ dan diberi nama $\bar{c}$ seperti gambar dibawah:

proyeksi orthogonal vektor

Diketahui:

$\bar{a}.\bar{b} = \mid\bar{a}\mid \mid \bar{b} \mid cos\theta \overset{maka}{\rightarrow} cos\theta = \frac{\bar{a}.\bar{b}}{\mid\bar{a}\mid\mid\bar{b}\mid}$

Sehingga:

$\mid\bar{c}\mid = \mid\bar{a}\mid\mid cos\theta\mid$ atau $\mid\bar{c}\mid = \mid\frac{\bar{a}.\bar{b}}{\mid\bar{b}\mid}\mid$

Untuk mendapat vektornya:

$\bar{c} = \mid\frac{\bar{a}.\bar{b}}{\mid \bar{b} \mid} \mid \bar{b}$

Contoh Soal Vektor dan Pembahasan

Contoh Soal 1

Diketahui titik A(2,4,6), titik B(6,6,2), dan titik C(p,q,-6). Jika titik A, B, dan C segaris maka tentukan nilai p+q.

Pembahasan 1:

Jika titik-titik A, B, dan C segaris maka vektor $\bar{AB}$ dan vektor $\bar{AC}$ bisa searah atau berlainan arah. Sehingga akan ada bilangan m yang merupakan sebuah kelipatan dan membentuk persamaan

$m.\bar{AB} = \bar{AC}$

Jika B berada diantara titik A dan C, diperoleh:

$\bar{AB} + \bar{BC} = \bar{AC}$

sehingga:

$\bar{AB} = \left(\begin{array}{r} 6-2\\ 6-4\\ 2-6\end{array}\right) = \left(\begin{array}{r} 4\\ 2\\ -4\end{array}\right)$

$\bar{AC} = \left(\begin{array}{r} p-2\\ q-4\\ -6-6\end{array}\right) = \left(\begin{array}{r} p-2\\ q-4\\ -12\end{array}\right)$

Maka kelipatan m dalam persamaan:

$m.\bar{AB} = \bar{AC}$

$m.\left(\begin{array}{r} 4\\ 2\\ -4\end{array}\right) = \left(\begin{array}{r} p-2\\ q-4\\ -12\end{array} \right)$

$-4.m = (-12) \rightarrow m = 3$

Diperoleh:

$2.m = (q - 4) \rightarrow 6 = (q - 4)$
$q = 10$
$4.m = (p - 2) \rightarrow 12 (p - 2)$
$p = 14$

disimpulkan:

p+q=10+14=24

Contoh Soal 2

Jika diketahui vektor pada titik A dan titik B dan vektor pada titik C yang berada diantara garis Ab seperti gambar dibawah. Tentukan persamaan vektor C.

contoh soal vektor dan pembahasannya

Pembahasan 2:

Dari gambar dapat diketahui bahwa:

$\bar{AB} + \bar{a} = \bar{b}$ sehingga $\bar{AB} = \bar{b} - \bar{a}$
$\bar{AC} = \frac{m}{m+n}\bar{AB} = \frac{m}{m+n}(\bar{b} - \bar{a})$

Sehingga:

$\bar{c} = \bar{AC} + \bar{a}$

$= \frac{m}{m+n} (\bar{b} - \bar{a}) + \bar{a} = \frac{m}{m+n}(\bar{b}) - \frac{m}{m+n}(\bar{a}) + \frac{m+n}{m+n}(\bar{a})$

$= \frac{m}{m+n}(\bar{b})+\frac{n}{m+n}(\bar{a})$

Contoh Soal 3

Misalkan vektor $\bar{a} = 4\bar{i} + y\bar{j}$ dan vektor $\bar{b}=2\bar{i} + 2\bar{j} + \bar{k}$ . Jika panjang proyeksi vektor a ̅ $\bar{a}$ pada $\bar{b}$ adalah 4. Maka tentukan nilai y.