Buku Analkom
-
Upload
eny-sulistiani -
Category
Documents
-
view
179 -
download
13
description
Transcript of Buku Analkom
![Page 1: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/1.jpg)
Bab 1Deret Bilangan Kompleks
A. Pendahuluan
Analisis komples adalah salah satu mata kuliah di program studi pendidikan matematika. Dalam mata kuliah ini dipelajari segala sesuatu yang berhubungan dengan bilangan kompleks baik itu operasi-operasi yang berlaku, fungsi bilangan kompleks, dan lain-lain. Diantaranya juga dipelajari tentang deret bilangan kompleks. Untuk lebih memahami deret bilangan kompleks beserta teorema dan aturan yang berlaku dalam deret bilangan kompleks itu sendiri maka dosen member tugas pembuatan makalah mengenai deret bilangan kompleks. Oleh sebab itu penulis membuat makalah ini untuk lebih memahami mengenai deret bilangan kompleks sekaligus menyelesaikan tugas dari dosen.
B. Deret Bilangan KompleksDefinisi
Deret bilangan kompleks merupakan penjumlahan suku-suku pada barisan bilangan kompleks.Deret bilangan kompleks dinotasikan
∑n=1
∞
zn=z1+z2+z3+. . .+ zn+. ..
dengan suku-suku deret yaitu z1 , z2 , z3 , ….
Misalkan,S1=z1 merupakan jumlah suku
pertamaS2=z1+z2 merupakan jumlah dua
suku pertama
Analisis Kompleks 1
![Page 2: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/2.jpg)
S3=z1+z2+z3 merupakan jumlah tiga suku pertama
Sn=z1+z2+…+zn merupakan jumlah n suku pertama
Jika barisn (Sn) mempunyai limit diperoleh
jumlah tak berhingga z1+z2+z3+ .. .+zn+. ..
Jadi dalam symbol dituliskan limn→∞
Sn=
∑n=1
∞
zn
1. Deret konvergenKekonvergenan suatu deret ditentukan oleh ada
atau tidak adanya limit barisan jumlah bagiannya. Kekonvergenan deret tersebut disajikan berikut ini :
Contoh :
Dari barisan ( 5 i
2n )=
5i2,5 i4,5 i8, .. .
dibentuk deret ∑n=1
∞ 5i
2n.
Tentukanlah apakah deret tersebut konvergen atau divergen!
Penyelesaian :
limn→∞
Sn=∑n=1
∞ 5i
2n= ∑n=1
∞
5 i( 1
21+
1
22+
1
23+.. .
12n
+.. .)
Analisis Kompleks 2
Definisi 1 :
- Deret
∑n=1
∞
znkonvergen ke S jika dan hanya jika
limn→∞
Sn=S
- Deret
∑n=1
∞
zndivergen ke S jika dan hanya jika
limn→∞
Sn
tidak ada.
![Page 3: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/3.jpg)
Bagian ruas kanan yang didalam kurung merupakan deret
geometri dengan suku pertama a=1
2 dan r=1
2 dan jumlah
tak hingganya adalah
a1−r =1.
Maka diperoleh limit limn→∞
Sn= 5 i . Jadi deret
∑n=1
∞ 5i
2n
konvergen ke 5 i .
2. Uji Konvergensi Pada Deret Bilangan Kompleks
a. Teorema konvergensi
Bukti (a):
(⇒) Misalkan deret ∑n=1
∞
zn konvergen ke a+ ib, sehingga
∑n=1
∞
zn=a+ib.
Akan ditunjukan bahwa deret ∑n=1
∞
xn konvergen ke a
dan deret ∑n=1
∞
yn konvergen ke b.
Menurut definisi diperoleh,
Analisis Kompleks 3
TEOREMA 6.2.2
Diberikan deret bilangan kompleks ∑n=1
∞
zn dengan zn=xn+iyn ;
xn , yn∈R
(a) ∑n=1
∞
zn konvergen jika dan hanya jika ∑n=1
∞
xn dan ∑n=1
∞
yn
konvergen.
(b) jika∑n=1
∞
zn konvergen, maka limn→∞
zn=0.
(c) jika∑n=1
∞
zn konvergen mutlak, maka ∑n=1
∞
zn konvergen,
![Page 4: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/4.jpg)
∑n=1
∞
zn=limn→∞
Sn=limn→∞
¿¿¿Akibatnya diperoleh,
limn→∞
∑k=1
n
xk=a dan limn→∞
∑k=1
n
yk=b
Karena ∑k=1
n
xk dan ∑k=1
n
yk berturut-turut merupakan
jumlah bagian dari ∑n=1
n
xn dan ∑n=1
n
yn, maka ∑n=1
n
xn dan
∑n=1
n
yn konvergen.
(⇐ ) Misalkan ∑n=1
n
xn konvergen ke a dan ∑n=1
n
yn konvergen ke
b .
Akan ditunjukan ∑n=1
n
zn konvergen ke a+ ib.
Karena Sn=∑k=1
n
xk+∑k=1
n
yk,
Menurut teorema diperoleh limn→∞
Sn=a+ib . Karena
limn→∞
Sn=¿∑n=1
∞
zn ¿,
diperoleh ∑n=1
∞
zn=a+ib .
Jadi terbukti bahwa ∑n=1
∞
zn konvergen.
Bukti (b):Diberikan bilangan ε>0 sebarang.
Akan dibuktikan limn→∞
zn=0 ,
Analisis Kompleks 4
![Page 5: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/5.jpg)
Berarti terdapat bilangan asli n0 sehingga jika n>n0
berlaku |zn|<ε .
Diketahui ∑n=1
∞
zn konvergen, berarti terdapat bilangan
kompleks z sehingga berlaku ∑n=1
∞
zn=limn→∞
Sn=z
Jadi untuk setiap bilangan ε>0terdapat bilangan asli
n0 sehingga jika n>n0 berlaku |Sn−1−z|< ε2
dan
|Sn−z|< ε2
Menurut ketaksamaan segitiga, diperoleh
|zn|=|Sn−1−Sn|=|(Sn−1−z)+(z−Sn)| ≤|Sn−1−z|+|z−Sn| ¿ ε
2+ ε
2=ε
Jadi terbukti bahwa limn→∞
zn=0
b. Uji Rasio
Bukti:(a) Diberikan bilangan ε>0 sebarang.
Karena |Zn|≥0 untuk setiap n, maka L > 0.Diketahui L < 1. Dipilih bilangan real r sehingga L < 2 < 1.
Analisis Kompleks 5
Teorema 6.2.4 (Uji Ratio):
Diberikan deret dengan suku-suku tak negative ∑n=1
∞
Zn
dan limn→∞|Zn+1
Zn|=L.
(a) Jika L < 1, maka ∑n=1
∞
Znkonvergen
(b) Jika L > 1, maka ∑n=1
∞
Zndivergen
![Page 6: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/6.jpg)
Kemudian diambil ε=r−L<1.
Karena limn→∞|Zn+1
Zn|=L, terdapat bilangan asli n0
Sehingga jikan>n0 berlaku ||Zn+1
Zn|−L|<ε
Diperoleh jika n>n0 berlaku
|Zn+1
Zn|<ε+L=r−L+L=r atau
¿ Zn+1|¿ r|Zn∨¿ ………………… (*)
Diambil n=n0 , n0+1 , n0+2 ,…. sehingga dari (*) diperoleh
|Zn0+1|¿ r|Zn0| ¿ Zn0+2∨¿ r2∨Zn0
∨¿
¿ Zn0+3|¿ r3|Zn0∨¿
………………….
|Zn0+k|¿ rk|Zn0
|, k∈N…………………… (**)
Deret ∑k=1
∞
rk∨Z0∨¿¿ adalah deret konvergen,
karena merupakan deret geometri dengan ratio r < 1. Dari (**) dan menggunakan uji banding, diperoleh
bahwa deret ∑k=1
∞
¿Zn0+ k∨¿¿ konvergen.
Deret ∑k=1
∞
¿Zn0+ k∨¿¿ berbeda dari deret ∑k=1
∞
¿Zn∨¿¿
dalam n0 suku pertama.
Jadi deret ∑k=1
∞
¿Zn∨¿¿ konvergen sehingga deret
yang diberikan konvergen mutlak.
Analisis Kompleks 6
![Page 7: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/7.jpg)
(b) Karena limn→∞|Zn+1
Zn|=L, dan L > 1, maka
limn→∞|Zn+1
Zn|=¿+∞ ¿.
Hal ini berarti untuk setiap bilangan ε>0 terdapat bilangan n0∈N sehingga jika n>n0 berlaku
limn→∞|Zn+1
Zn|<ε.
Perhatikan bahwa 1<¿Zn+1
Zn
∨¿ ε jika dan hanya jika
|Zn|<|Zn+1|<εDiambil n=n0, n0+1 ,n0+2 ,…. , sehingga diperoleh
|Zn0|<|Zn0+1| |Zn0|<|Zn0+1|<|Zn0+2| ……………………………
Jadi jika n>n0, berlaku |Zn|>|Zn0|.
Akibatnya limn→∞
Zn≠0.
Karena limn→∞
Zn≠0, diperoleh deret ∑n=1
∞
Zn divergen.
(c) Misalkan deret ∑n=1
∞
Zn=∑n=1
∞1np
,
Diperoleh limn→∞|Zn+1
Zn|= lim
n→∞| 1(n+1 )p
.n p
1 | ¿ limn→∞| np
(n+1 )p| ¿ limn→∞|( n
n+1 )p|=1
Analisis Kompleks 7
![Page 8: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/8.jpg)
Deret ∑n=1
∞1np
konvergen untuk p > 1 dan divergen
untuk p≤1.
Jadi deret ∑n=1
∞
Zn dapat konvergen dan dapat juga
divergen, sedangkan yang divergen memenuhi
limn→∞|Zn+1
Zn|=1.
Contoh :
Tunjukkan bahwa deret ∑n=1
∞ (2+2i)n
n ! konvergen
dengan menggunakan uji ratio.
Penyelesaian:
Misalkan Zn=(2+2 i)n
n! , maka Zn+1=
(2+2 i)n+1
(n+1)!Diperoleh,
Jadi menurut uji ratio, diperoleh bahwa deret tersebut konvergen mutlak.
c. Uji Akar
Diberikan deret dengan suku-suku tak negative ∑n=1
∞
Zn
dan limn←∞
n√ | zn|=L.
Analisis Kompleks 8{ L<1 , ∑
n=1
∞
zn konvergen mutlak
L>1 , ∑n=1
∞zn divergen
L=1 , uji gagal
limn←∞
n√ | zn|=L
![Page 9: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/9.jpg)
Contoh :
Tunjukkan bahwa deret ∑n=1
∞ n+1
2n .n konvergen dengan menggunakan uji akar .
Penyelesaian :Berikut akan dipaparkan menggunakan uji akar. Kesimpulan dari uji akar ini sama dengan uji rasio.
ρ=limn→∞
n√ n+12n .n =
limn→∞
12 ( n+1
n )1n
Perhatikan bentuk
n+1n di atas,
jika n→∞maka
n+1n = 1.
Perhatikan juga bentuk
1n .
Jika n→∞maka
1n = , sehingga limit diatas
memiliki bentuk :
limn→∞
12 ( n+1
n )1n
=
12x10
=
12
Karena nilai limitnya < 1, maka deret
∑n=1
∞ n+1
2n .n konvergen.
d. Uji Integral
Analisis Kompleks 9
![Page 10: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/10.jpg)
Andaikan ∑n=1
∞
znadalah deret suku-suku tak negative
dan andaikan bahwa fungsi y=f ( x )didapat dari pengganti n pada suku umum deret dengan peubah
kontinu x, maka deret ∑n=1
∞
znakan konvergen jika hanya
jika ∫1
∞
f ( x )dxjuga konvergen.
Dari kalkulus :
∫a
∞
f ( x )dx=
limb→∞
∫a
b
f ( x )dx
Apa bila limit pada ruas kanan bernilai terhingga, maka integral tak wajar tersebut konvergen dan memiliki nilai yang sama dengan limit tadi. Jika tidak maka integral tersebut divergen.Contoh :
Tunjukanlah bahwa deret ∑n=1
∞ 1
n2 merupakan deret
konvergen dengan melakukan uji integral.
Penyelesaian :Coba lakukan pengujian dengan uji rasio, maka
akan diperoleh hasil perhitungan L=1 , dengan demikian kita tidak dapat menentukan apakah deret tersebut konvergen atau divergen dengan uji rasio. Inilah saatnya menggunakan uji integral. Lihat penjelasan teori diatas mengenai uji integral. Kita ubah notasi n menjadi peubah kontinu x
sehingga diperoleh f ( x )= 1
x2.
Kita lakukan pengintegralan terhadap fungsi kontinu ini
Analisis Kompleks 10
![Page 11: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/11.jpg)
∫1
∞ 1
x2dx=−1
x|1∞=−( 1
∞−11 )=−(0−1 )=1
Integral fungsi ini bersifat konvergen (ada hasilnya)
dengan demikian deret ∑n=1
∞ 1
n2konvergen
e. Uji Deret Berganti Tanda
Diketahui suatu deret ∑n=1
∞
(−1 )n zn, dengan
zn≥0
Andaikan :limn→∞
zn=0,
zn+1≤znUntuk setiap n yang lebih besar dari suatu bilangan
bulat M tertentu, maka deret yang diketahui tersebut konvergen.Contoh:
Tunjukanlah bahwa deret ∑n=1
∞ in
n2+i merupakan deret konvergen dengan melakukan uji deret berganti tanda.
Penyelesaian :Kita lakukan uji rasio pada deret diatas
Berarti L=|i|=1 . Karena L=1 , maka kita tidak dapat mengetahui apakah deret tersebut konvergen atau divergen. Dengan demikian kita harus menggunakan uji lain. Kita uji dengan pembanding sekali lagi, syaratnya harus hati-hati dalam memilih deret pembanding.
Analisis Kompleks 11
L=limn→∞
in+1
(n+1 )2+ixn2+ iin
=limn→∞
i (n2+i )(n+1 )2+i
= limn→∞
in2−1n2+2n+1+i
=i
![Page 12: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/12.jpg)
- Untuk kasus ini kita pilih
∑n=1
∞ in
n2
sebagai deret pembanding.
Namun bagaimana kita menguji deret ini ? coba kita uraikan deret ini
∑n=1
∞ in
n2= i
1+−1
4+−l
9+ 1
16+. . .
Tempat pada bagian pembilang berubah tanda dari
i ,−1 ,−i ,1 . Dengan demikian uji deret berganti tanda merupakan uji yang paling tepat untuk deret ini. Lihat lagi teorema untuk deret berganti tanda.
Pada deret ∑n=1
∞ in
n2 yang membuat berganti tanda
adalah in
, dengan demikian pemeriksaan dilakukan
terhadap bagian
1
n2.
Ternyata limn→∞
1
n2=0
dan
1
(n+1 )2≤ 1
n2→∑
n=1
∞ in
n2
konvergen.
Karena ∑n=1
∞ in
n2 konvergen, sementara
∑n=1
∞ in
n2+i ¿∑n=1
∞ in
n2,
maka deret ∑n=1
∞ in
n2+i juga konvergen.
f. Uji Banding
Analisis Kompleks 12
TEOREMA 6.2.3 Diberikan |zn|≤|wn| untuk setiap n∈N
(a) Jika ∑n=1
∞
|wn| konvergen, maka ∑n=1
∞
|zn| konvergen
(mutlak)
(b) Jika ∑n=1
∞
|zn| divergen, maka ∑n=1
∞
|wn| divergen.
![Page 13: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/13.jpg)
Bukti:
(a) Diketahui |zn|≤|wn| dan ∑n=1
∞
|wn| konvergen.
Akan dibuktikan ∑n=1
∞
|zn| konvergen mutlak.
Misalkan {Sn } adalah barisan jumlah bagian untuk
deret ∑n=1
∞
|zn| dan {T n } adalah barisan jumlah bagian
untuk deret ∑n=1
∞
|wn|.
Karena ∑n=1
∞
|wn| konvergen, berarti terdapat bilangan
real M sehingga |T n|≤M .
Karena |zn|≤|wn|, diperoleh Sn≤T n≤M untuk setiap
n∈N .
Karena barisan {Sn } sebagai jumlah bagian dari
deret ∑n=1
∞
|zn|, sehingga berlaku |Sn|≤M untuk suatu
bilangan real M .
Akibatnya ∑n=1
∞
|zn| konvergen.
(b) Diketahui |zn|≤|wn| dan ∑n=1
∞
|zn| divergen.
Akan dibuktikan ∑n=1
∞
|wn| divergen.
Analisis Kompleks 13
![Page 14: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/14.jpg)
Andaikan deret ∑n=1
∞
|wn| konvergen.
Karena |zn|≤|wn| sehingga dari (a) diperoleh barisan
deret ∑n=1
∞
|zn| konvergen.
Hal ini bertentangan dengan hipotesis yang diketahui jadi pengandaian di atas salah, haruslah
deret ∑n=1
∞
|wn| divergen.
Contoh :Ujilah kekonvergenan deret 12+ 1
5+ 1
10+ 1
17+…+ 1
n2+1+… dengan menggunakan
uji banding.
Penyelesaian:Diketahui:
Bentuk umum deret di atas adalah 1
n2+1,
1
n2+1=zn
Kita buat fungsi pembandingnya yaitu 1
n2=wn
Sehingga berdasarkan definisi adalah 1
n2+1< 1
n2 .
Kemudian deret ∑n=1
∞1n2
konvergen.
Bukti:
∑n=1
∞1n2 = lim
n→∞
1n2
gunakan integral, maka:
f ( x )= 1
x2
Analisis Kompleks 14
![Page 15: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/15.jpg)
∫1
∞1x2 dx=∫
1
∞
x−2dx
¿−( 1∞
−11 )
¿−(0−1) ¿1 (terbukti)
Karena ∑n=1
∞1n2
konvergen, maka berdasarkan uji
banding diperoleh bahwa deret ∑n=1
∞1
n2+1 juga
konvergen
C. Latihan SoalTentukanlah apakah deret bilangan kompleks dibawah ini konvergen atau divergen :
1.∑n=1
∞ (1+2i )n
n!
2.∑n=1
∞ 1n (n+1 )
3.∑n=1
∞ (3+i )2n
(2n ) !
4.∑n=1
∞
( i2 )(n−1 )
5.∑n=1
∞ i2 n
n
D. Kunci Jawaban
1.
∑n=1
∞ (1+2i )n
n!
Kita lakukan uji rasio dari deret diatas
Analisis Kompleks 15
![Page 16: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/16.jpg)
zn=∑n=1
∞ (1+2 i )n
n! dan zn+1=∑
n=1
∞ (1+2 i )n+1
(n+1 ) !
L=∑n=1
∞ zn+1
zn=∑
n=1
∞ (1+2 i )n+1
(n+1 ) !:
(1+2i )n
n!
=∑n=1
∞ (1+2 i )n+1
(n+1 ) !x
n !
(1+2 i)n
=∑n=1
∞ (1+2 i ) (1+2 i )n
(n+1 ) .n !x
n !
(1+2 i )n
=∑n=1
∞ (1+2 i )(n+1 )
=0
Karena nilaiL=0 , maka deret ∑n=1
∞ (1+2i )n
n! adalah deret konvergen
2.
∑n=1
∞ 1n (n+1 )
Kita lakukan uji banding dari deret diatas
Diketahui zn=∑
n=1
∞ 1n (n+1 ) .
Karena memakai uji banding, kita cari |wn|dimana
|zn|<|wn|.
Dalam hal ini di dapat |wn|=
1n .n
= 1
n2
Kita cari nilai deret |wn|
∑n=1
∞
|wn|=∑n=1
∞1n2 =lim
n→∞
1n2=0 (konvergen)
Karena ∑n=1
∞1n2
konvergen, maka sesuai teorema uji
banding ∑n=1
∞1
n (n+1 ) juga konvergen. Sebab|zn|≤|wn|
Analisis Kompleks 16
![Page 17: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/17.jpg)
3. ∑n=1
∞ (3+i)2n
(2n )!Kita lakukan uji ratio untuk menyelesaikan soal di atas
L=∑n=1
∞ zn+1
zn=∑
n=1
∞ (3+ i)2n+2
(2n+2 )!×
(2n ) !(3+i )2n
¿∑n=1
∞
(3+i)2n ¿¿¿
¿ limn→∞
(3+i)2
(2n+2 )(2n+1)!
¿ limn→∞
9+6 i−1
4n2+6 n+2=0
L=0, berarti L<1 dan maka deret tersebut konvergen.
4. ∑n=1
∞
( i2 )(n−1)
Kita lakukan uji konvergen mutlak
zn=( i2 )(n−1)
|zn|=( 12 )
(n−1 )
Deret ∑n=1
∞
|zn|=∑n=1
∞
(12 )
(n+1 )
=1+12+ 1
4+…
Deret di atas merupakan deret ukur yang konvergen ke
1−12
12
=1
Jadi deret ∑n=1
∞
( i2 )(n−1)
konvergen.
5. ∑n=1
∞i2n
n
Analisis Kompleks 17
![Page 18: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/18.jpg)
∑n=1
∞i2n
n=∑
n=1
∞ (−1)n
n=−1+ 1
2−1
3+ 1
4+…
Menurut teorema deret bilangan real yang berayun
dengan an=1n
monoton turun, maka deret tersebut
konvergen.Jika ditinjau lebih lanjut deret
∑n=1
∞ |i2nn |=∑n=1
∞ |(−1)n
n |=∑n=1
∞1n=¿1+ 1
2+ 1
3+ 1
4+…¿
Merupakan deret bilangan real yang divergen.
Jadi menurut definisi deret ∑n=1
∞i2n
nkonvergen bersyarat.
Analisis Kompleks 18
![Page 19: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/19.jpg)
Bab 2Deret Pangkat
A. PendahuluanAnalisis kompleks adalah salah satu mata kuliah di
program studi pendidikan matematika. Dalam mata kuliah ini dipelajari segala sesuatu yang berhubungan dengan bilangan kompleks baik itu operasi-operasi yang berlaku, fungsi kompleks dan lain-lain. Diantaranya juga dipelajari Deret Pangkat kompleks. Pada materi ini akan dibahas deret pangkat yang merupakan dasar dalam pembahasan deret Taylor dan deret Maclaurin. Selanjutnya akan dibahas pula jari-jari dan daerah kekonvergenan suatu deret pangkat.
B. Deret Pangkat 1. Definisi Deret Pangkat
DefinisiDeret pangkat adalah suatu deret tak berhingga yang berbentuk:
∑n=0
∞
an (z−c )n=a0+a1( z−c )+a2( z−c )2+. ..+an (z−c )n+ .. .
Dimana an (n = 1, 2, 3,...) konstanta kompleks, z variabel kompleks dan c pusat deret.Kekonvergenan deret pangkat pada suatu titik berhubungan dengan kekonvergenan deret bilangan kompleks. Hal ini disajikan pada definisi berikut.
Definisi
Deret pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )n konvergen pada titik z0 jika
dan hanya jika∑n=0
∞
an (z0−c )n merupakan deret
bilangan kompleks yang konvergen
Analisis Kompleks 19
![Page 20: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/20.jpg)
Jika deret bilangan kompleks ∑n=0
∞
an (z0−c )n divergen,
maka deret pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )n divergen pada z0.
Jika deret pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )n konvergen pada setiap
titik himpunan S, maka dikatakan deret pangkat tersebut konvergen pada S. Tetapi jika deret pangkat
∑n=0
∞
an (z−c )n divergen pada setiap titik di S, dikatakan
deret pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )ndivergen pada S.
Jika pusat deret pangkat c = 0, maka deret pangkat
berbentuk ∑n=0
∞
an zn
. Deret pangkat ∑n=0
∞
an zn
konvergen di suatu titik mengakibatkan konvergen mutlak di setiap bilangan kompleks dengan syarat tertentu. Situasi ini disajikan pada teorema berikut.
2. Teorema Deret Pangkat
Analisis Kompleks 20
Teorema
Jika deret pangkat ∑n=0
∞
an zn
konvergen di z0 (∑n=0
∞
an zn
konvergen) dengan z0 ≠ 0, maka Deret pangkat ∑n=0
∞
an zn
konvergen mutlak disetiap nilai z dengan |z| < |z0|.
![Page 21: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/21.jpg)
Bukti :
Diberikan bilangan ε>0
sebarang. Karena deret ∑n=0
∞
an zn
kovergen, maka limn→∞
an z0n=0
. Hal ini berarti terdapat
bilangan asli n0 sehingga jika n > n0 berlaku |an z
n0 |<ε
.
Untuk setiap bilangan kompleks z, berlaku 0≤|z|<|z0|
dan akibatnya adalah 0≤| z
z0
|=|z||z0|
<1. Oleh karena itu,
diperoleh
|an zn|=|an z0n
.zn
z0n
|=|an z0n|| zz0
|n
Karena limn→∞
an z0n=0
, terdapat bilangan real M >0
sehingga berlaku |an z0n
|<M. Jadi diperoleh
∑n=n0+1
∞
|an zn|≤ ∑
n=n0+1
∞
M| zz0
|n
Karena 0≤| z
z0
|<1 dan
∑n=n0+1
∞
M| zz0
|n
suatu deret ukur, maka
deret ∑
n=n0+1
∞
M| zz0
|n
konvergen. Karena ∑
n=n0+1
∞
|an zn|≤ ∑
n=n0+1
∞
M| zz0
|n
konvergen, maka ∑
n=n0+1
∞
|an zn| konvergen. Akibatnya deret
∑n=n0+1
∞
an zn
konvergen. Jadi terbukti bahwa deret ∑n=0
∞
an zn
konvergen.
Analisis Kompleks 21
Teorema
Deret ∑n=0
∞
an zn
divergen untuk z1(∑
n=0
∞
an z1 divergen ), maka
deret ∑n=0
∞
an zn
divergen untuk setiap z∈C
dengan
|z|>|z1|.
![Page 22: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/22.jpg)
Bukti:
Karena deret ∑n=0
∞
an z1n divergen, maka limn→∞
ak z1k tidak
ada. Karena |z| > |z1|, diperoleh | zz1
|>1. Akibatnya
∑n=0
∞|an z
n|=∑n=0
∞|an z1n
.( zz1 )n
|=∑n=0
∞|an z1n
|| zz1
|n
Deret ∑n=0
∞| zz1
|n
merupakan deret ukur yang divergen,
sebab | zz1
|>1. Jadi deret
∑n=0
∞
|an zn| divergen. Akibatnya
deret ∑n=0
∞
an zn
divergen.
3. Jari-Jari Kekonvergenan Deret Pangkat
Setiap deret pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )n terdapat bilangan
tunggal ρ ,0≤ ρ≤∞ yang dinamakan jari-jari kekonvergenan deret yang memenuhi sifat-sifat sebagai berikut:
(1) Jika ρ=0
, maka deret
∑n=0
∞
an (z−c )n
konvergen di z = c dan divergen di z ≠ c.
Analisis Kompleks 22
Teorema
Deret ∑n=0
∞
an zn
divergen untuk z1(∑
n=0
∞
an z1 divergen ), maka
deret ∑n=0
∞
an zn
divergen untuk setiap z∈C
dengan
|z|>|z1|.
![Page 23: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/23.jpg)
(2) Jika
0< ρ<∞, maka deret
∑n=0
∞
an (z−c )n
konvergen mutlak untuk setiap z dengan |z – c| < ρ dan divergen untuk setiap z dengan |z – c| > ρ.
(3) Jika ρ=∞
, maka deret
∑n=0
∞
an (z−c )n
konvergen mutlak untuk setiap z.
Bilangan ρ dinamakan jari-jari kekonvergenan deret
pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )n, sedangkan {z c: |z – c| <
ρ}
dinamakan daerah kekonvergenan dan |z – c| = ρ disebut lingkaran kekonvergen. Kekonvergenan
∑n=0
∞
an (z−c )n untuk z dengan |z – c| =
ρ silahkan periksa
sendiri. Daerah kekonvergenan
deret pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )n digambarkan seperti berikut
ini.
Masalah penentuan daerah kekonvergenan deret pangkat kompleks diperoleh dengan mencari jari-jari
kekonvergenan deret pangkat ∑n=0
∞
an (z−c )n, yaitu:
(a) ρ=limn→∞| an
an+1|
(b)ρ=lim
n→∞
1
|an|1n
Analisis Kompleks 23
![Page 24: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/24.jpg)
C. Contoh Soal
1. Tentukan daerah kovergensi dari deret pangkat:
∑n=0
∞ 1nzn
Penyelesaian:
Misalkan
an=1n,
maka
an+1=1
n+1 dan
ρ=limn→∞
|an
an+1
|=limn→∞
|
1n
1(n+1 )
|
=limn→∞
|n+1n
|
= 1
Kekonvergenannya adalah ∑n=0
∞ zn
n konvergen pada |z| > 1.
Bila z = 1, maka deret ∑n=0
∞ zn
n merupakan deret harmonis.
Karena itu deret ∑n=0
∞ zn
n divergen.
2. Tentukan daerah kovergensi dari deret pangkat:
∑n=0
∞ ( z+2 )n
(n+1)3 . 4n
Penyelesaian :
Analisis Kompleks 24
![Page 25: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/25.jpg)
Misalkan
an=1
(n+1)3 . 4n+1
dan jari-jari kekonvergenannya adalah
ρ=limn→∞
|an
an+1
|
=limn→∞
|(n+2 )3 . 4n+1
(n+1 )3 . 4n|
=limn→∞
4(n+2)3
(n+1 )3
= 4
Jadi daerah kekonvergenannya adalah ∑n=0
∞ ( z+2 )n
(n+1)3 . 4n
konvergen pada |z + 2| < 4 dan divergen pada |z + 2| > 4.
Sedangkan deret ∑n=0
∞ ( z+2 )n
(n+1)3 . 4n=∑
n=0
∞ 1
(n+3 )3 konvergen
pada lingkaran |z + 2| = 4
D. Latihan Soal1. Tentukan jari-jari kekonvergenan dari setiap deret
pangkat berikut :
a .∑n=0
∞zn
2n
b .∑n=0
∞
en ( z+2 )n
c .∑n=0
∞ (Z+πi )n
2n
2. Tentukan daerah kekonvergenan deret berikut :
a .∑n=0
∞zn
3n+1
Analisis Kompleks 25
![Page 26: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/26.jpg)
b .∑n=0
∞ ( z−i )2n
n2
E. Kunci JawabanJawaban latihan soal 1. Menentukan jari-jari :
a .∑n=0
∞zn
2n=∑n=0
∞12n ×zn
an=1
2n, an+1=
1
2n+1
ρ=limn→∞| an
an+1|
¿ limn→∞| 1
2n
12n+1 |
¿ limn→∞|2n+1
2n |¿ limn→∞|2n×2
2n |¿2
b .∑n=0
∞
en ( z+2 )n
an=en , an+1=en+1
ρ=limn→∞| an
an+1|
¿ limn→∞| en
en+1|Analisis Kompleks 26
![Page 27: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/27.jpg)
¿ limn→∞| en
en×e|=e
c .∑n=0
∞ (Z+πi )n
2n =∑n=0
∞12n× (Z+πi )n
an=1
2n, an+1=
1
2n+1
ρ=limn→∞| an
an+1|
¿ limn→∞| 1
2n
12n+1 |
¿ limn→∞|2n+1
2n |¿ limn→∞|2n×2
2n |=2
2. Menentukan daerah kekonvergenan deret pangkat
a .∑n=0
∞zn
3n+1=∑
n=0
∞1
3n+1×zn
an=1
3n+1, an+1=
1
3n+1+1
ρ=limn→∞| an
an+1|
¿ limn→∞| 1
3n+11
3n+1+1|
Analisis Kompleks 27
![Page 28: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/28.jpg)
¿ limn→∞|3n+1+1
3n+1 |¿ limn→∞|3n×3+1
3n+1 |¿ limn→∞|4
1|=4
Jadi daerah kekonvergenannya adalah
∑n=0
∞zn
3n+1Konvergen pada|z|<4dan divergen pada |z|>4
b .∑n=0
∞ ( z−i )2n
n2 =∑n=0
∞1n2 × ( z−i )2n
an=1
n2, an+1=
1
(n+1 )2
ρ=limn→∞| an
an+1|
¿ limn→∞| 1
n2
1
(n+1 )2|
¿ limn→∞|(n+1 )2
n2 |¿ limn→∞|n
2+2n+1n2 |
¿1Jadi daerah kekonvergenannya adalah
∑n=0
∞ ( z−i )2n
n2
Analisis Kompleks 28
![Page 29: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/29.jpg)
Konvergen pada|z−i|<1dan divergen pada |z−i|>1
Analisis Kompleks 29
![Page 30: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/30.jpg)
Bab 3Deret Taylor Dan Maclaurin
A. Pendahuluan
Polinomial f ( x )=a0+a1 x+a2 x2+. ..+an x
n…(*)
adalah bentuk sederhana yang menarik untuk diteliti. Salah satunya adalah menyatakan fungsi yang sama kedalam
turunan-turunannya, sebab harga kofaktor a0 , a1 , a2 ,. . .an
dapat di hitung dari nilai fungsi turunan-turunannya:
f ( x )=a0+a1 x+a2 x2+. ..+an x
nmaka :f (0)=a0 …..…. (1)
f 1( x )=a1+2a2 x+3 a3 x2+. ..+nan x
n−1,maka f
1(0 )=a1 ……. (2)
f 11( x )=2a2+6a3 x+12a4 x2 . ..+n(n−1 )an x
n−2,makaf
11(0 )=2a2 …. (3)
f (3)( x )=6 a3+24 a4 x+ .. .+n(n−1)(n−2)an xn−3
,makaf(3)(0)=6a3 ..(4)
……………………………………………………… dan seterusnya
f (n)( x )=n (n−1 )(n−2 ). . .3 . 2. 1an+…,maka
f (n)(0 )=n(n−1)(n−2) .. . 3 .2 .1 .an .. (n)Dari persamaan terakhir ini diperoleh kenyataan
bahwa an=
f (n )(0 )n ! berlaku pada persamaan sebelumya: ke-
(1),(2),…(n-1). Oleh karenanya polinomial (*) dapat dinyatakan dalam
bentuk lain :
f ( x )=f (0 )+f 1(0 )
1 !x+
f 11(0 )2 !
x2+f (3)(0)
3!x3+.. .+
f (n)(0 )n!
xn ……(**)
Gagasan ini berkembang tidak hanya merubah polinomial kedalam suku-suku yang mengandung turunan-turunannya, tapi boleh jadi sembarang fungsi dapat diperlakukan sama. Temuan ini sudah barang tentu
dengan anggapan bahwa f ( x )kontinu dalam interval [a,b] dan dapat di differensialkan sampai tingkat ke n dalam
Analisis Kompleks 30
![Page 31: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/31.jpg)
(a,b) pada x = 0 atau f(n)(0 )=ada , tepatnya berlaku
pada interval dimana f ( x )konvergen.Karena rumusan tersebut ditemukan oleh Mac
Laurin (1698-1746) maka :
f ( x )= f (0 )+f 1(0 )
1 !x+
f 11(0 )2 !
x2+f (3)(0)
3!x3+.. .+
f (n)(0 )n !
xn
disebut deret Mac Laurin. Sebenarnya deret Mac Laurin ini kejadian khusus
dari deret yang dikembangkan Brook Taylor (1685-1731) - salah seorang murid Newton.
B. Deret Taylor Dan Deret Maclaurin
Suatu fungsi f ( z ) tidak dapat direpresentasikan dalam dua deret pangkat dengan pusat deret yang sama.
Apabila f ( z ) dapat dinyatakan dalam deret pangkat
dengan pusat z0 , maka deret tersebut tunggal. Setiap
fungsi analitik dapat disajikan dalam deret pangkat.
Apabila f ( z ) analitik di dalam lingkaran C maka f ( z ) dapat disajikan dalam deret Taylor atau deret MacLaurin bergantung pada pusat deretnya.
Gambar 5.1 Lingkaran C dengan pusat deret z0
1. Deret Taylora. Pengertian
Deret Taylor adalah Deret pangkat
f ( z )=f ( zo )+∑n=1
∞ f (n)(zo)n!
( z−zo )n yang analitik pada
daerah D={z :|z−zo|<r }
Analisis Kompleks 31
![Page 32: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/32.jpg)
b. Teorema
Bukti :Diambil lintasan
C={t ∈D :|t−zo|=r }; z∈∫ (C ) , dan f ( z )= 12πi
∮c
❑ f (t)t− z
dt .
Karena 1
t−z= 1
(t−zo )−(z−zo)
¿ 1
(t−zo )(1− z−zot−zo )
¿ 1t−zo [1+
z−zot−zo
+(z− zo)
2
( t−zo)2+…+
(z−zo)n−1
(t−zo)n−1
+
(z−zo)n
( t−zo)n
1−z−zot−zo
] ¿ 1t−zo
+z−zo
(t−zo)2 +
(z−z o)2
(t−zo)3 +…+
(z−zo)n−1
( t− zo)n +
( z−zo)n
(t−zo )n(t−z )
maka,
f ( z )= 12πi
∮C
❑ f (t)t−z
dt
Analisis Kompleks 32
Teorema TaylorJika fungsi f analitik pada daerah terbuka D={z :|z−zo|<r }, maka f(z) untuk setiap z∈D dapat dinyatakan ke dalam deret pangkat
f ( z )=∑n=0
∞
an(z−zo)n , denganan=
f (n )(zo)n!
¿ f ( zo )+∑n=1
∞ f (n )(zo)n!
(z−zo)n
![Page 33: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/33.jpg)
¿1
2πi [∮C❑ f (t )t−zo
dt+(z−zo)∮C
❑ f (t)(t−zo)
2 dt+(z−zo)2∮C
❑ f (t)( t−zo)
3 dt+…+(z−zo)n−1∮
C
❑ f (t )(z−zo)
n dt ]+ 12πi
(z−zo)n∮C
❑ f ( t)
(t−zo )n(t−z)dt
Menurut pengintegralan Cauchy, jika f analitik pada
C∪∫(C) dan zo∈∫(C), maka
f ( zo )= 12πi
∮C
❑ f (t)t−zo
dt dan fn ( zo )= n!
2πi∮C
❑ f (t)(t−zo)
n−1dt
Oleh karena itu, diperoleh
f ( z )=f ( zo )+f ' ( zo )
1!( z−z o )+ f ( {z} rsub {o} )} over {2!} {left (z - {z} rsub {o} right )} ^ {2} +…+ {{f} ^ {n - 1} left ({z} rsub {o} right )} over {left (n - 1 right ) !} {left (z - {z} rsub {o} right )} ^ {n - 1} {R} rsub {n , ¿
dengan Rn=1
2 πi∮C
❑
f (t )( z− zot−zo )
ndtt−z
……………………(1)
Akan dibuktikan limn→∞
Rn=0. Dari persamaan (1), diperoleh
|Rn|=| 12πi∮C
❑
f (t)( z−zot−zo )
ndtt−z|
Karena f analitik pada C∪∫ (C ) , maka terdapat
bilangan real M>0sehingga berlaku |f (z )|≤M untuk
setiap z∈C∪∫C
Oleh karena itu diperoleh |z−zot−zo|<1 untuk setiap t∈C
Sedangkan untuk setiap t∈C berlaku
( 1t−z )= 1
|t−z|
¿1
|(t−zo )−(z−zo)|≤
1
|t−zo|−|z− zo|= 1r−|z−zo|
Menurut teorema bahwa
|∮C
❑
f ( t )dt|≤Ml (C ) , denganM=maks|f (z )|
Analisis Kompleks 33
![Page 34: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/34.jpg)
Oleh karena itu diperoleh
0≤|Rn|≤1
2 πM (|z−zo|
r )n
.1
r−|z−zo|.2πr
¿Mr(|z−zo|r )
n
.1
r (z−zo)
¿k (|z−zo|r )
n
dengan k=Mr
r−|z−zo|
Karena |z−zo|
r<1, maka lim
n→∞(|z−zo|
r )n
=0 .
Jadi limn→∞
Rn=0…………………(2)
Dari persamaan (1) dan (2) diperoleh
f ( z )=f ( zo )+f ' ( zo )
1!( z−z o )+ f ( {z} rsub {o} )} over {2!} {left (z - {z} rsub {o} right )} ^ {2} +…+ {{f} ^ {left (n - 1 right )} ( {z} rsub {o} )} over {left (n - 1 right ) !} {left (z - {z} rsub {o} right )} ^ {n - 1} =f left ({z} rsub {o} right ) + sum from {n=1} to {∞} {{{f} ^ {left (n right )} ( {z} rsub {o} )} over {n!} {left (z - {z} rsub {o} right )} ^ {n} ¿
2. Deret Maclaurina. PengertianDeret Maclaurin merupakan deret Taylor pada saat Z0 =
0b. Teorema
Analisis Kompleks 34
![Page 35: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/35.jpg)
Bukti (a) :Fungsi f ( z )=ez adalah fungsi utuh, analitik pada C. Jadi jari-jari kekonvergenan deret MacLaurinnya adalah ρ=∞. Karena f ( z )=ez analitik pada C, diperoleh
f (0 )=1 dan f n ( z )=ez untuk setiap n∈N . Jadi f n (0 )=1.
Dengan demikian deret McLaurin dari f ( z )=ez adalah
f ( z )=ez=f (0 )+∑n=1
∞ f n (0 )n!
zn ,|z|<∞
¿1+∑n=1
∞zn
n !=∑
n=1
∞zn
n!Jadi terbukti bahwa
ez=∑n=1
∞zn
n !=1+z+ z2
2 !+…,|z|<∞
Bukti (b) :f ( z )=sin z , f (0 )=0
f ' ( z )=z−z0
1(cos z0) , f ' (0 )= z−0
1(cos0)
f ' ' (z )=( z−z0 )2
2!(−sin z0) , f
' '(0)=(z−0 )2
2 !(−sin 0)
f ' ' ' (z )=( z− z0 )3
3 !(−cos z0) , f ' ' ' (0 )=
( z−0 )3
3 !(−cos0)
…………………………………Sehingga
sin z=∑n=0
∞ (−1 )n
(2n+1 ) !z2n+1=z− z3
3 !+ z5
5!−…,|z|<∞
Bukti (c) :
Analisis Kompleks 35
![Page 36: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/36.jpg)
f ( z )=cos z , f (0 )=1
f ' ( z )=z−z0
1(−sin z0) , f ' (0 )= z−0
1(−sin 0)
f ' ' (z )=( z−z0 )2
2!(−cos z0) , f
' ' (0)=( z−0 )2
2 !(−cos 0)
f ' ' ' ( z)=( z−z0 )3
3 !(sin z0) , f ' ' ' (0 )=
(z−0 )3
3 !(sin 0)
…………………………………Sehingga
cos z=∑n=0
∞ (−1 )n
(2n )!z2n=1− z2
2!+ z4
4 !−…,|z|<∞
Bukti (d) :f ( z )=sinh z , f (0 )=0
f ' ( z )=z−z0
1(cosh z0), f ' (0 )= z−0
1(cosh 0)
f ' ' (z )=( z−z0 )2
2!(sinh z0) , f
' '(0)=( z−0 )2
2 !(sinh 0)
f ' ' ' ( z)=( z−z0 )3
3 !(cosh z0) , f ' ' ' (0 )=
( z−0 )3
3 !(cosh0)
…………………………………Sehingga
sinh z=∑n=0
∞z2n+1
(2n+1 ) !=z+ z3
3 !+ z5
5 !+…,|z|<∞
Bukti (e) :f ( z )=cosh z , f (0 )=1
f ' ( z )=z−z0
1(sinh z0) , f ' (0 )= z−0
1(sinh 0)
f ' ' (z )=( z−z0 )2
2!(cosh z0), f
' ' (0)=( z−0 )2
2!(cosh 0)
Analisis Kompleks 36
![Page 37: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/37.jpg)
f ' ' ' ( z)=( z−z0 )3
3 !(sinh z0) , f ' ' ' (0 )=
( z−0 )3
3 !(sinh 0)
…………………………………
Sehingga cosh z=∑n=0
∞z2n
(2n )!=1+ z2
2 !+ z4
4 !+…,|z|<∞
Bukti (f) :
Misalkan f ( z )= 11−z
. Titik singular dari fungsi f adalah
z=1.Jadi jari-jari kekonvergenan deret MacLaurin f adalahρ=¿ jarak dari 0 ke titik singular yang terdekat ¿1
f ( z )= 11−z
, f (0 )=1
f ' ( z )= 1
(1−z )2, f ' (0 )=1
f ' ' (z )= 2
(1−z )3, f ' ' (0)=2
f ' ' ' ( z)= 6
(1−z )4, f ' ' ' (0 )=6
…………………………………
f n ( z )= n !
(1−z )n+1, f n (0 )=n!
Dengan demikian deret MacLaurin dari f ( z )= 11−z
adalah
f ( z )= 11−z
=f (0 )+∑n=1
∞ f n (0 )n !
zn ,|z|<1
¿1+∑n=1
∞n !n !
zn=1+∑n=1
∞
zn
Analisis Kompleks 37
![Page 38: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/38.jpg)
¿∑n=0
∞
zn
Jadi terbukti bahwa
11−z
=∑n=0
∞
zn=1+z+z2+z3+…,|z|<1
Bukti (g) :
Misalkan f ( z )= 11+z
.
Titik singular dari fungsi f adalah z=1. Jadi jari-jari kekonvergenan deret MacLaurin f adalahρ=¿ jarak dari 0 ke titik singular yang terdekat ¿1
f ( z )= 11+z
, f (0 )=1
f ' ( z )= −1
(1+ z )2, f ' (0 )=−1
f ' ' (z )= 2
(1+z )3, f ' '(0)=2
f ' ' ' ( z)= −6
(1+z )4, f ' ' ' (0 )=−6
…………………………………
f n ( z )= n!
(1+z )n+1, f n (0 )=n !
Dengan demikian deret MacLaurin dari f ( z )= 11−z
adalah
Analisis Kompleks 38
![Page 39: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/39.jpg)
f ( z )= 11+z
=f (0 )+∑n=1
∞ f n (0 )n !
zn ,|z|<1
¿−1+∑n=1
∞n!n!
zn
¿−1+∑n=1
∞
zn
¿∑n=0
∞
(−1)n zn
Jadi terbukti bahwa
11+ z
=∑n=0
∞
(−1)n zn=1−z+ z2−z3+…,|z|<1
Analisis Kompleks 39
![Page 40: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/40.jpg)
C. Contoh Soal
1. Tentukan deret Taylor dari f ( z )= 11+z
disekitar ¿ i !
Penyelesaian :
f ( z )= 11+z
, f ( i )= 11+i
f ' ( z )= −1
(1+z )2, f ' (i )= −1
(1+i )2
f left (z right ) = {2} over {{left (1+z right )} ^ {3}} , f (i )= 2
(1+ i)3
f ' ' ' ( z )= −6
(1+z )4, f ' ' ' ( i )= −1
(1+i )4
f n ( z )= (−1 )n . n!(1+z )n+1 , f
n (i )= (−1 )n . n!(1+i)n+1
Jadi deret Taylor dari f ( z )= 11+z
disekitar z=i adalah
f ( z )= 11+z
¿ f ( i )+∑n=1
∞ f (n) (i )n !
( z−i )n
¿ 11+ i
+∑n=1
∞ (−1 )n
(1+ i)n+1 ( z−i )n
¿∑n=0
∞ (−1)n
(1+i)n+1 ( z−i )n
2. Uraikan f ( z )= 1−z1+2 z
disekitar z=1.
Penyelesaian :
11+2 z
=12 ( 1
12+z )
Analisis Kompleks 40
![Page 41: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/41.jpg)
¿ 12 ( 1
32+ (z−1 ) )
¿ 13 (
1
1+( z−132 ))
¿ 13∑n=0
∞
(−1 )n( z−132 )
n
=∑n=0
∞ (−1 )n2n ( z−1 )n
3n+1
Jadi diperoleh
f ( z )= 1−z1+2 z
=−∑n=0
∞ (−1 )n2n ( z−1 )n+1
3n+1
¿∑n=0
∞ (−1 )n2n ( z−1 )n+1
3n+1
3. Hitunglah ∑n=0
∞
(−1 )nn zn .
Penyelesaian :
∑n=0
∞
(−1 )nn zn=∑n=0
∞
z ((−1 )nn zn−1 )
¿ z∑n=0
∞
(−1 )n ddz
( zn )
¿ z ddz
∑n=0
∞
(−1 )n ( zn )
¿ z ddz ( 1
1+z )¿ z ( −1
(1+ z )2 )Analisis Kompleks 41
![Page 42: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/42.jpg)
¿ −z
(1+ z)2
D. Latihan Soal1. Buktikan bahwa
1z2 =∑
n=0
∞
(−1 )n (n+1 ) ( z−i )n
in+2 ,|z−i|<1
2. Tentukan deret Taylor dari f ( z )=ezdisekitarz=13. Uraikan fungsi berikut atau deret Taylor disekitar z
yang diberikan f ( z )=(z−1)2e z disekitar z = 1
E. Kunci Jawaban
1. f ( z )= 1
z2, f (i )= 1
i2
f ' ( z )=−2 z−3=−2
z3, f ' ( i )=−2
i3
f left (z right ) = {6z} ^ {-4} = {6} over {{z} ^ {4}} , f (i )= 6
i4
f ' ' ' ( z )=−24 z−5=−24
z5, f ' ' ' ( i )=−24
i5
f n ( z )= (−1 )n (n+1 )n!zn+1 , f n (i )= (−1 )n (n+1 )n!
in+1
Jadi deret Taylor dari f ( z )= 1
z2 disekitar z=i adalah
f ( z )= 1z2 =f ( i )+∑
n=1
∞ f (n) (i )n !
(z−i )n
¿1
i2+∑
n=1
∞
(−1 )n (n+1 )n !in+1
n!¿
Analisis Kompleks 42
![Page 43: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/43.jpg)
¿ 1i2
+∑n=1
∞ (−1 )n (n+1 )in+1 ¿
¿∑n=0
∞ (−1 )n (n+1 )in+1 ¿
¿∑n=0
∞
(−1 )n (n+1 ) (z−i )n
in+2
2. f ( z )=ez , f (1 )=e
f ' ( z )=ez , f ' (1 )=e
f left (z right ) = {e} ^ {z} , f (1 )=e
f ' ' ' ( z)=ez , f ' ' ' (1 )=e
f n ( z )=ez , f n (1 )=e
f ( z )=f ( zo )+∑n=1
∞ f (n) ( zo )n!
( z−zo )n
¿ f (1 )+∑n=1
∞ f (n ) (1 )n!
( z−1 )n
¿e+∑n=1
∞en!
(z−1)n=∑n=o
∞en !
(z−1)n
Bab 4Deret Laurent
A. Pendahuluan
1. Latar Belakang Masalah
Misal fungsi f(z) analitik pada | z – z0 | < R0
(lingkaran dengan pusat di z0 dan jari-jari R0). Maka untuk setiap titik z pada lingkaran itu, f(z) dapat dinyatakan sebagai :
Analisis Kompleks 43
![Page 44: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/44.jpg)
Deret diatas disebut Deret Taylor di titik z0 dan daerah | z – z0 | < R0 disebut daerah kekonvergenan atau keanalitikan deret. Bila f(z) fungsi entire maka daerah keanalitikan deret yaitu : | z – z0 | < R
Bila fungsi f(z) tidak analitik di z = z0 maka f(z) tidak dapat diperderetkan dalam deret Taylor di z = z0. Agar f(z) dapat diperderetkan di z = z0 maka dilakukan dengan cara membuang titik singular z = z0 dari daerah | z – z0 | < R sehingga didapatkan daerah R1 < | z – z0 | < R2 ( cincin / anulus ) yang merupakan daerah keanalitikan fungsi f(z). Hal ini telah dilakukan oleh Laurent karena Dalam memperderetkan fungsi ke dalam deret Laurent kita tidak menggunakan rumusan di atas, karena kita ingin menghindari perhitungan integral lintasan. Untuk itu dilakukan dengan menggunakan bantuan deret Taylor maupun deret Mac Laurin yang sudah kita pelajari.
2. Rumusan Masalah
Mengingat akan sifat makalah ini maka dirumuskan masalah sebagai berikut :1) Bagaimana menggunakan deret laurent untuk
menyelesaikan soal?2) Bagaimana menyelesaikan soal dari fungsi tidak
analitik dengan menggunakan deret laurent?
3. Tujuan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang dan rumusan masalah maka penulis dalam makalah ini bermaksud
Analisis Kompleks 44
![Page 45: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/45.jpg)
untuk mengenalkan deret laurent dan menyelesaikan soal dengan deret laurent.
B. Deret Laurent
1. Sejarah Deret Laurent
Dalam matematika, Deret Laurent dari fungsi f kompleks (z) merupakan representasi dari fungsi yang sebagai rangkaian listrik yang meliputi segi derajat negatif. Ini dapat digunakan untuk mengekspresikan fungsi kompleks dalam kasus di mana ekspansi deret Taylor tidak dapat diterapkan. Deret Laurent dinamai dan pertama kali diterbitkan oleh Pierre Alphonse Laurent pada tahun 1843. Karl Weierstrass mungkin telah menemukan pertama kali pada tahun 1841 tetapi tidak mempublikasikannya pada saat itu.
2. Definisi
Bagaimana penderetannya bila f(z) fungsi meromorfik yang gagal analitik di sebuah kutub z = a di dalam daerah konvergensinya? Di dalam sebuah anulus berpusatkan di z = a fungsi f(z) menjadi analitik, karena z = a sudah berada di luar kontur. Daerah kovergensinya menjadi : r < | z-a| < . Di dalam daerah penderetan yang berupa anulus ini, deret fungsi yang dihasilkan tidak hanya berupa deret Taylor (4.2) di atas,
Analisis Kompleks 45
![Page 46: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/46.jpg)
tetapi menjadi lebih umum dengan bentuk:
Suku pertama di ruas kanan tidak lain adalah deret Taylor,dan suku keduanya yang berupa polinomial berpangkat negatif disebut sebagai bagian utama dari deretLaurent. Jadi secara umum deret Laurent terdiri dari dua bagian : deret Taylor dan bagian utamanya.
Jadi secara umum deret Laurent terdiri dari dua
bagian : deret Taylor dan bagian utamanya.
3. Lema Deret Laurent
Diberikan C,K dua lintasan tertutup sederhana Int (C)ÍInt (K), A = Ann (C,K). Jika f analitik pada A,maka untuk setiap z Î A, berlaku :
Analisis Kompleks 46
f ( z )= 12πi
∮k
f ( t )t−z0
dt− 12πi
∮c
f ( t )t−z0
dt
![Page 47: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/47.jpg)
Bukti :
Diambil lintasan tertutup sederhana L, Sehingga z Î Int
(L) Í A. Menurut teorema perluasan Annulus
diperoleh:
Sedangkan
Terbukti bahwa
4. Teorema Deret Laurent
Diberikan C,L dua lintasan tertutup sederhana dengan
C={t: |t-z0|=r} dan K = {t: |t-z0|=R}, dan A = Ann
(C,K) = {t : r ≤ |t-z0| ≤ R }. Jika f analitik pada A, maka
untuk setiap z Î A berlaku :
Analisis Kompleks 47
A C
K
12πi
∮k
f ( t )t−z0
dt= 12πi
∮C
f ( t )t− z0
dt+ 12 πi
∮L
f ( t )t−z0
dt
f ( z )= 12πi
∮L
f ( t )t−z0
dt
f ( z )= 12πi
∮k
f ( t )t−z0
dt− 12πi
∮c
f ( t )t−z0
dt
f ( z )= 12πi
∮k
f ( t )t−z0
dt− 12πi
∮c
f ( t )t−z0
dt
![Page 48: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/48.jpg)
dan
Bukti :
Menurut lema 6.5.1 untuk setiap z Î A berlaku :
Pada deret taylor, diperoleh
dengan
akan dicari
Oleh karena itu, diperoleh :
Analisis Kompleks 48
bn=1
2πi∮C
f (t )( t−z0 )
−n+1
an=1
2πi∮k
f ( t )( t−z0 )
n−1
f ( z )= 12πi
∮k
f ( t )t−z0
dt− 12πi
∮c
f ( t )t−z0
dt
12πi
∮k
f ( t )t−z0
dt=∑n=0
∞an ( z−z0 )
n
an=1
2πi∮K
f ( t )( t−z0 )
n+1dt=
f (n )( z0 )n!
−12πi
∮K
f ( t )t−z0
dt1t−z
= 1( t−z0 )−( z−z0 )
= −1( z−z0 )−( t−z0 )
= 1
( z−z0 )(1−t−z0
z−z0
)
= −1z−z0
(1+t−z0
z−z0
+(t−z0
z−z0
)2+ .. .. .+(t−z0
z−z0
)n−1+(t−z0
z−z0
)n
1−(t−z0
z−z0
)
−f ( t )t−z
=f ( t )z−z0
+f ( t )( t−z0 )
( z−z0 )2
+ .. .. .+f ( t )( t−z0 )
n−1
(z−z0)n
+f ( t )(
t−z0
z−z0
)n
( t−z )
limn→∞
Pn=limn→∞
12π
∮C
f ( t )(t−z0
z− z0
)n
t−zdt=0
![Page 49: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/49.jpg)
dan
akibatnya diperoleh
, dengan
Terbukti bahwa
dan
C. Contoh Soal
Analisis Kompleks 49
−12πi
∮K
f ( t )t−z
dt=∑n=1
∞bn (z−z0 )
−n
bn=1
2πi∮C
f ( t )( t−z0 )n−1= 1
2∮C
f ( t )( t−z0 )
n−1dt
bn=12πi
∮C
f ( t )( t−z0)
−n+1an=
12πi
∮k
f ( t )( t−z0 )
n−1
![Page 50: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/50.jpg)
1. Buatlah menjadi deret laurent, jika diketahui :
Penyelesaian:
2. Buatlah menjadi deret laurent, jika diketahui :
Penyelesaian:
Untuk z=-2,diperoleh 1=-3A, A=-1/3
Untuk z=1,diperoleh 1=3B, B=1/3
Maka diperoleh,
Analisis Kompleks 50
f ( z )= 1z+3
,|z|>3<−¿|3z|<1
1z+3
=
1z
1+3z
=1z
.1
1+3z
=∑n=0
∞ (−1 )n3x
zn+1
=1z ∑n=0
∞(−1)x( 3
z)n
f ( z )= 1( z+2)( z−1 )
,1<|z−2|<4
f ( z )=1(z+2 )( z−1)
=Az+2
+Bz−1
=A ( z−1)+B( z+2)( z+2)( z−1 )
1=A ( z−1)+B( z+2)
f ( z )=1(z+2 )( z−1)
=13
(1z−1
−1( z+2)
)
![Page 51: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/51.jpg)
Analisis Kompleks 51
![Page 52: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/52.jpg)
D. Latihan Soal
1. Tentukan deret laurent, jika diketahui:
a. Deret Laurent untuk 1<| z |<2
b. Deret Laurent untuk | z |>2
E. Kunci JawabanPenyelesaian Latihan Soal
1. a. =
Jadi,
Analisis Kompleks 52
f ( z )= 1( z−1 ) ( z−2)
f ( z ) 1<| z |<2f ( z )=− 1
( z−1 )+ 1( z−2 )
−1z−1
=−1z [11−1
z ]=−1z [∑n=0
∞
(1z )n] , |1
z|<1
=−∑n=0
∞ 1zn+1
, 1< | z|1z−2
=−12 [11−z
2 ]=−12 [∑n=0
∞
( z2 )n] , | z
2|<1
=−∑n=0
∞ zn
2n+1, | z |<2
f ( z )=1(z−1) ( z−2 )
=−1( z−1)
+1( z−2)
=−∑n=0
∞ 1zn+1
−∑n=0
∞ zn
2n+1, 1<| z |<2 .
![Page 53: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/53.jpg)
b. f(z) =
Jadi,
Analisis Kompleks 53
| z |>2f ( z )=− 1
( z−1 )+ 1( z−2 )
−1z−1
=−1z [11−1
z ]=−1z [∑n=0
∞
(1z )n] , |1
z|<1
=−∑n=0
∞ 1zn+1
, | z | >1
1z−2
=−1z [11−2
z ]=−1z [∑n=0
∞
(2z )
n] , |2z
|<1
=−∑n=0
∞ 2n
zn+1, | z |>2
f ( z )=1(z−1) ( z−2 )
=−1( z−1)
+1( z−2)
=−∑n=0
∞ 1zn+1
−∑n=0
∞ 2n
zn+1, | z|>2 .
![Page 54: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/54.jpg)
Bab 5
TRANSFORMASI ELEMENTER
A. Pendahuluan
Pada bab ini akan membicarakan arti geometri fungsi
kompleks. Suatu fungsi dapat dipikirkan sebagai suatu
proses bahwa sebagian dari bidang Z dipetakan ke bagian
bidang W . Hal ini menjelaskan istilah pemetaan dan
transformasi sebagai nama lain untuk suatu fungsi f
memetakan z0 ke
w0 dengan w0 adalah peta
z0 dibawah f
dan z0 adalah prapeta dari
w0 .Keadaan seperti ini yang
mendasari pembahasan mengenai transformasi
elementer.
B. Transformasi Linear
Transformasi yang berbentuk w=f ( z )=az+b ,a ,b∈C
disebut transformasi linear . sebelum membicarakan lebih
jauh mengenai transformasi linear, perhatikan beberapa
gejala berikut.
(1) Misalkan f ( z )=iz dengan z=x+iy , maka
f ( z )=iz=i( x+ iy)=− y+ix ,|i|=1danArgi= π
2
Fungsi f ( z )=iz , bila dituliskan dalam bentuk
pengaitannya diperoleh
z→ iz
Analisis Kompleks 54
![Page 55: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/55.jpg)
x+iy→u+iv=− y+ixHal ini memperlihatkan bahwa setiap titik (x,y) dibidang
Z ditransformasikan oleh f ( z )=iz ke bidang W dititik
( -y,x ), diperoleh dengan rotasi (0 , π2 )
(2) Misalkan f ( z )=2 iz dengan z=x+iy , maka
f ( z )=2 iz=2i( x+ iy)=−2 y+2ix=2(− y+ix) ,|2 i|=2
dan Arg(2 i)=π
2
Fungsi f ( z )=2 iz bila ditulis dalam bentuk
pengaitannya diperoleh
z→2iz
x+iy→u+iv=2(− y+ix)Hal ini memperlihatkan bahwa setiap titik (x,y) dibidang
Z ditransformasikan oleh f ( z )=2 iz ke bidang W di titik
(−2 y ,2 x ) diperoleh dengan rotasi (0 , π2 )
di dilatasi
oleh factor 2.
Secara umum fungsi w=f ( z )=az ,a≠0
mentransformasikan z ke bidang W dengan cara :
(1) Merotasikan z sebesar Arg a , dan
(2) Didilatasi oleh factor |a|
Analisis Kompleks 55
![Page 56: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/56.jpg)
Faktor dilatasi |a| menentukan jenis transformasi z ke
bidang W , yaitu :
(1) Jika |a|=1 , maka z ditransformasikan ke bidang W
dengan rotasi (0 , Arga)
(2) Jika |a|>1 , maka z ditransformasikan ke bidang W
dengan rotasi (0 , Arga) kemudian didilatasi
( diperbesar ) oleh factor |a|>1
(3) Jika |a|<1 , maka z ditransformasikan ke bidang W
dengan rotasi (0 , Arga) kemudian didilatasi
( diperkecil ) oleh factor |a|<1
Transformasi w=az+b dapat dipikirkan sebagai dua
transformasi berurutan, yaitu :
s=az dan w=s+b
Jadi, Transformasi linear w=az+b ; a ,b∈C
mentransformasikan z ke bidang W dengan cara :
(1) Merotasikan z sebesar (0 , Arga)
(2) Dilatasi oleh factor |a|
(3) Translasi sejauh b=(b1 , b2)
Analisis Kompleks 56
![Page 57: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/57.jpg)
Transformasi linear w=az+b ; a ,b∈C, bila dituliskan
dalam bentuk pengaitannya diperoleh seperti berikut:
z r⃗otasi (0 , Arga )dandilatasiolehfaktor |a| az
t⃗ranslasisejauhb=(b1 , b2) az+b
Contoh :
Tentukan peta dari kurva y=x2 oleh transformasi linear
w=(2 iz+(1−i )Penyelesaian :
Arg(2 i)=arc cot 0=π2 dan |2 i|=2 .Transformasi linear
w=2 iz+(1−i) bila ditulis dalam bentuk pengaitannya,
diperoleh
zR⃗ (0 , π2 ) iz d⃗ilatasiolehfaktor2 2 iz
t⃗ranslasisejauh(1−i)2iz+(1−i)
Kurva y=x2 bila ditulis dalam bilangan kompleks
z=x+ix2diperoleh
(1)z=x+ix2 R⃗(0,
π2 )w=x+iy
(x 'y' )=(cosπ2
−sinπ2
sinπ2
cosπ2
)( xx2)Analisis Kompleks 57
![Page 58: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/58.jpg)
= (0 −11 0 )( xx2)
=(−x2
x )Jadi, z=x+ix2→w=−x2+ ix=− y2+iy
Dengan demikian kurva y=x2 dirotasi sejauh
(0 , π2 )petanya adalah x=− y2
(2)Kurva x=− y2 didilatasi oleh factor 2, diperoleh
z=−x2+ix→w=−2x2+ ix=12y2+ iy
Jadi, kurva x=− y2 didilatasi oleh factor 2, petanya
adalah x=−1
2y2
(3)Kurva x=−1
2y2
ditranslasi oleh vector (1, -1 )
diperoleh
z=−2 x2+2 xi→w=(−2 x2+1 )+i (2 x−1 )
= (−1
2( y+1 )2+1)+iy
Analisis Kompleks 58
![Page 59: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/59.jpg)
Jadi, kurva x=−1
2y2
ditranslasi oleh vector ( 1, -1 )
petanya adalah
x=−12
( y+1 )2+1
Dari (1), (2) dan (3) diperoleh peta dari kurva y=x2 oleh
transformasi linear w=2 iz+(1−i)
Ke bidang W adalah u=−1
2(v+1 )2+1
Catatan :
Misalkan w=az , Arg a=a dan |a|=1 . Jika z=x+iy dan
a=a1+a2 i ; x , y , a1 , a2∈ R , diperoleh
cos a=a 1
|a|=a1 ,sin a=
a2
|a|=a2
dan
az= (a1+a2 i ) ( x+iy )
=(a1 x−a2 y )+i (a2 x+a1 y )
=(a1 x−a2 ya2 x+a1 y )
= (a1 −a2
a2 a1)(xy )
Analisis Kompleks 59
![Page 60: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/60.jpg)
=(cos a −sin asin a cos a )(xy )
Matriks (cos a −sinasin a cos a )
disebut matriks transformasi rotasi
(0 , α ) .
Dengan demikian jika z∈C dirotasi sejauh (0 , α ) ,petanya
adalah
(cos a −sin asin a cos a )(xy )
C. Transformasi Kebalikan
Transformasi kebalikan asalah transformasi yang
berbentuk w=1z . Untuk mencari peta z∈C oleh
transformasi w=1z, dilakukan dengan cara sebagai
berikut. Jika z=r (cosθ+i sinθ ) , diperoleh:
w=1z
¿1
r (cosθ+i sinθ )
¿1
r (cosθ+i sinθ ).cosθ−i sinθcosθ−i sinθ
¿ 1r
(cos (−θ )+ isin (−θ ))
Analisis Kompleks 60
![Page 61: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/61.jpg)
Dengan demikian transformasi kebalikan memetakan
suatu titik pada bidang-Z dengan modulus sama dengan r
dan argumennya θ menjadi suatu titik pada bidang W
dengan modulus sama dengan 1r
dn argumennya (−θ ) .
Selanjutnya akan ditentukan peta dari garis lurus dan
lingkaran di R2 oleh transformasi kebalikan w=1z. Adapun
prosesnya sebagai berikut.
1. Misalkan persamaan garis lurus di R2 adalah
ax+by+c=0 , a dan b tak bersama- sama nol
ditransformasikan oleh w=1z. Namakan z=x+iy dan
w=u+iv , maka:
w=1z= 1x+iy
= x
x2+ y2− iy
x2+ y2
Sehingga diperoleh
u ( x , y )= x
x2+ y2 dan v ( x , y )= −iy
x2+ y2
Jika x dan y dinyatakan dalam u dan v maka
u2+v2= x2
(x2+ y2 )2+ y2
(x2+ y2 )2= 1x2+ y2
Sehingga diperoleh
x=u (x2+ y2 )= u
u2+v2 dan y=−v (x2+ y2)= −v
u2+v2
Analisis Kompleks 61
![Page 62: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/62.jpg)
Jadi peta garis lurus di R2 oleh transformasi w=1z
adalah:
ax+by+c=0w=1z
→
a( u
u2+v2 )+b( −v
u2+v2 )+c=0
c (u2+v2 )+au−bv=0
Jika c=0 , maka petanya berupa garis lurus. Tetapi jika
c ≠0 , petanya berupa suatu lingkaran.
Seperti pada gambar di bawah ini:
2. Misalkan persamaan lingkaran di R2 adalah
x2+ y2+A x+By+C=0 ditransformasikan oleh w=1z,
diperoleh:
x2+ y2+Ax+By+C=0w=1z
→
1
u2+v2+ Au
u2+v2− By
u2+v2+C=0
Analisis Kompleks 62
![Page 63: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/63.jpg)
C (u2+v2 )+Au−Bv+1=0
Jika c=0 , maka petanya berupa garis lurus. Tetapi jika
c ≠0 , petanya berupa suatu lingkaran.
Contoh:
Tentukan peta dari garis x=1 oleh transformasi w=1z.
Penyelesaiaan:
ax+by+c=0w=1z
→
c (u2+v2 )+au−bv=0
x−1=0w=1z
→
1 (u2+v2 )+1.u−0.v=0
−(u2+v2 )+u=0
(u−12 )
2
+v2=14
Jadi garis x=1 pada bidang-Z dipetakan oleh w=1z ke
bidang-W menjadi lingkaran dengan pusat ( 12,0) dan
jari-jari 12
.
Contoh:
Tentukan peta dari lingkaran x2+ y2−x=0 oleh
transformasi w=1z.
Penyelesaiaan:
Analisis Kompleks 63
![Page 64: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/64.jpg)
x2+ y2+Ax+By+C=0w=1z
→
C (u2+v2 )+Au−Bv+1=0
x2+ y2−x=0w=1z
→
0 (u2+v2)+(−1)u−0.v+1=0
−u+1=0
u=1
Jadi lingkaran x2+ y2−x=0 di bidang-Z dipetakan oleh
w=1z ke bidang-W menjadi garis u=1.
D. Transformasi Bilinear
DEFINISI :
Jika a, b, c, dan d konstanta kompleksm maka :
w = f(z) = az+bcz+d
, untuk ad – bc ≠ 0, dinamakan
Transformasi bilinear.
Kita asumsikan c ≠ 0 guna menghindari persamaan
bilinear berubah menjadi persamaan linnear. Analog
dengan transformasi kebalikan, maka transformasi bilinear
juga memetakan garis dan lingkarang menjadi garis atau
lingkaran.
Pemetaan bilinear w = f(z) = az+bcz+d
= (g∘h∘ k )(z )
merupakan komposisi dari fungsi-fungsi berikut :
Analisis Kompleks 64
![Page 65: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/65.jpg)
k(z) = cz + d, h(z) = 1z, g(z) =
ac+bc−ad
c z
Jadi, transformasi bilinear merupakan gabungan dari
transformasi linear diikuti dengan transformasi kebalikan
dan dilanjutkan dengan transformasi linear sekali lagi.
Teorema 3.3.1:
Jika z1≠ z2≠ z3 sebarang titik pada bidang-Z dan
w1≠w2≠w3 sebarang titik pada bidang-W, maka
terdapat fungsi transformasi bilinear yang memetakan
z j ke w j dengan j = 1, 2, 3 adalah :
(w−w1)(w2−w3 )(w−w3 ) (w2−w1 )
=(z−z1)( z2−z3 )( z−z3 ) ( z2−z1 )
Bukti :
w= az+bc z+d
,w1=a z1+bc z1+d
,w2=a z2+bc z1+d
,w3=a z3+bc z3+d
dengan ad –bc ≠ 0
w−w1=az+bcz+d
−a z1+bc z1+d
¿(az+b ) (c z1+d )−(a z1+b ) (cz+d )
(cz+d ) (c z1+d )
Analisis Kompleks 65
![Page 66: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/66.jpg)
¿acz z1+bc z1+adz+bd−acz z1−bcz−ad z1−bd
( cz+d ) (c z1+d )
¿−bc ( z−z1 )+ad ( z−z1 )
(cz+d ) (c z1+d )
¿(ad−bc ) ( z−z1 )( cz+d ) (c z1+d )
w2−w3=a z2+bc z2+d
−a z3+bc z3+d
¿ac z2 z3+az2d+bc z3+bd−ac z2 z3−bc z2−a z3d−bd
(c z2+d ) (c z3+d )
¿ad ( z2− z3 )−bc ( z2−z3 )
(c z2+d ) (c z3+d )
¿(ad−bc ) ( z2−z3 )(c z2+d ) (c z3+d )
w−w3=az+bcz+d
−a z3+bc z3+d
¿acz z3+bc z3+adz+bd−acz z3−bcz−ad z3−bd
(cz+d ) (c z3+d )
¿−bc ( z−z3 )+ad ( z− z3 )
(cz+d ) (c z3+d )
¿(ad−bc ) ( z−z3 )( cz+d ) (c z3+d )
Analisis Kompleks 66
![Page 67: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/67.jpg)
w2−w1=a z2+bc z2+d
−a z1+bc z1+d
¿ac z2 z1+a z2d+bc z1+bd−ac z2 z1−bc z2−a z1d−bd
(c z2+d ) (c z1+d )
¿ad ( z2− z1 )−bc ( z2−z1 )
(c z2+d ) (c z1+d )
¿(ad−bc ) ( z2−z1 )(c z2+d ) (c z1+d )
(w−w1)(w2−w3 )(w−w3 ) (w2−w1 )
=
(ad−bc ) ( z−z1 )(cz+d ) (c z1+d )
.(ad−bc ) ( z2−z3 )(c z2+d ) (c z3+d )
(ad−bc ) ( z−z3 )(cz+d ) (c z3+d )
.(ad−bc ) ( z2−z1 )(c z2+d ) (c z1+d )
¿(ad−bc ) ( z−z1 ) (ad−bc ) ( z2−z3) ( c z+d ) (c z3+d ) (c z2+d ) (c z1+d )(cz+d ) (c z1+d ) (c z2+d ) (c z3+d ) (ad−bc ) ( z−z3 ) (ad−bc ) ( z2−z1 )
¿( z−z1 ) ( z2−z3 )( z−z3 ) ( z2−z1 )
(TERBUKTI)
E. Contoh Soal
1) Carilah transformasi bilinear dari titik
z1=−i , z2=0 , z3=1 ke titik
w1=2 i ,w2=1+i ,w3=−i
Analisis Kompleks 67
![Page 68: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/68.jpg)
Penyelesaian :
Dengan menggunakan teorema 3.a :
(w−w1)(w2−w3 )(w−w3 ) (w2−w1 )
=(z−z1)( z2−z3 )( z−z3 ) ( z2−z1 )
(w−2 i) (1+i−(−i))(w−(−i)) (1+i−2 i )
=(z+i)(0−1 )( z−1 ) (0+i )
(w−2 i ) (1+2 i ) ( z−1 ) ( i )=(w+i ) (1−i ) ( z+i )(−1)
(w+2wi−2i+4 ) ( zi−i )=(−z−i) (w−wi+i+1 )
−wi+wzi+2w−2wz−2+2 z−4 i+4 zi=−wi−w+1−i−wz+wzi−zi−z
−wi+wzi+2w−2wz+wi+w+wz−wzi=−2 z−z−4 zi−zi+4 i−i+2+1
3w−wz=−3 z−5 zi+3 i+3
w (3−z )=z (−3−5 i )+3 i+3
w=z (−3−5 i )+3 i+3
(3−z )
Jadi, transformasi bilinear yang memetakan adalah :
w=z (−3−5 i )+3 i+3
(3−z )
2) Tentukan peta I(z) > 0 oleh transformasi bilinear
w= z−iz+i
Penyelesaian:
w=f (z )= z−iz+i
w=f (z )= z+iz+i
− 2 iz+i
=1− 2 iz+ i
=(g∘h∘ k ) ( z )
Analisis Kompleks 68
![Page 69: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/69.jpg)
y
x
I(z) > 0Digeser 1
y
x
I(z) > 1
k ( z )=z+i={a=1=1+0 i { |a|=1arg a=0
b=i
h ( z )=1z
g ( z )=1−2 iz=−2iz+1{a=−2 i=0−2i { |a|=2
arga=32π
b=1
h ( z )=1z
y=1
y−1=0
y ( 1
x2+ y2 )−1( 1
x2+ y2 )=0
Analisis Kompleks 69
![Page 70: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/70.jpg)
Diperbesar 2 kali
v
u
v
u
Digeser 2
v
u
v
u
Diputar
y
x2+ y2− 1
x2+ y2=0
−v−(u2+v2)=0
−v−u2−v2=0
v+u2+v2=0
u2+(v+ 12 )
2
−14=0
u2+(v+ 12 )
2
=14
Jadi, diperoleh lingkaran dengan pusat (0 ,−12 ) dan r =
12
Analisis Kompleks 70
![Page 71: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/71.jpg)
Berikut ini diberikan cara lain untuk menentukan hasil
transformasi oleh w = z−iz+ i
Nyatakan z dalam w, sehingga w = z−iz+ i
w (z+i )=z−i
wz+wi=z−i
wz−z=−i−wi
z (w−1 )=−i−wi
z=−i (1+w )w−1
, dengan w=u+vi
z=−i (1+u+vi )u+vi−1
z=−i ( (1+u )+vi )
(u−1 )+vi
z=−i (1+u )+v
(u−1 )+vi
z=−i (1+u )+v
(u−1 )+vi.
(u−1 )−vi(u−1 )−vi
z=(−i (1+u )+v ) ( (u−1 )−vi )
(u−1 )2+v2
Analisis Kompleks 71
![Page 72: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/72.jpg)
z=(−i−iu+v ) (u−1−vi )
(u−1 )2+v2
z=−iu2−iu+vu+iu+i−v−vu−v−i v2
(u−1 )2+v2
z= −2v(u−1 )2+v2
+(−u2−v2+1)
(u−1 )2+v2i
x= −2v(u−1 )2+v2
dan y=(−u2−v2+1)
(u−1 )2+v2i
Jadi peta dari I(z) > 0 oleh transformasi w = z−iz+ i
adalah
I(z) > 0
(−u2−v2+1 )(u−1 )2+v2
>0
−(u2+v2−1 )>0
u2+v2−1<0
u2+v2<1
F. Latihan Soal:
1. Carilah transformasi bilinear yang memetakan berturut-
turut 0, 1, dan i ke -1, 0, dan i.
Analisis Kompleks 72
![Page 73: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/73.jpg)
2. Carilah bayangan garis I = 12
di bawah pemetaan w =
4 z2iz+ i
3. Carilah bayangan setengah bidang I(z) ≥ 0 di bawah
pemetaan w = z
z−1
Analisis Kompleks 73
![Page 74: Buku Analkom](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012310/55cf969a550346d0338c9aa7/html5/thumbnails/74.jpg)
Daftar Pustaka
Ekowati. CK 2010. Bahan Ajar Mandiri Kompleks. Kupang: Universitas Nusa Cendana.
Http//:diktat-anakom.pdfHttp://elnicovengeance.wordpress.com/2011/07/30/deret-dan-
teorema-taylor/Http://rifan-alif.blogspot.com/2012/03/buku-pegangan-mate-
kuliah-analisis.htmlGunawan Wibisono dan John D. Paliouras. 1987. Peubah
Kompleks Untuk Ilmuan Dan Insinyur. Penerbit: Erlangga.
http://laurent.grimmonprez.pagespersoorange.fr/photos%20familles .htmhttp://www.slideshare.net/pedydevil/makalah-ankomderetkompleks#http://en.wikipedia.org/wiki/Laurent_seriesE. B. Shaff, A. D. Snider, Fundamental of Complex Analysis for
Mathematics, Science, and Engineering, Prentice Hall , Inc, New Jersey, 1976.Universitas Pendidikan Indonesia (UPI), Individual Texbook Fungsi Variabel Kompleks, (Bandung: JICA, 2001).http://asimtot.files.wordpress.com/2012/02/fungsi-kompleks-
transformasi-bilinear.pdf
Analisis Kompleks 74