modul matematika SMA (IPA) XI

MATEMATIKA

MODUL  4

TURUNAN FUNGSI

KELAS  :  XI IPA

SEMESTER  :  2 (DUA)

Muhammad Zainal Abidin Personal Blog

SMAN 1 Bone-Bone | Luwu Utara | Sulsel

http://meetabied.wordpress.com

TURUNAN FUNGSI

PENGANTAR :

Modul ini kami susun sebagai salah satu sumber belajar untuk siswa agar dapat dipelajari dengan lebih mudah. Kami menyajikan materi dalam modul ini berusaha mengacu pada pendekatan kontekstual dengan diharapkan matematika akan makin terasa kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari.

STANDAR KOMPETENSI    : 6. Menggunakan konsep limit fungsi dan turunan fungsi

                                                       dalam pemecahan masalah.

KOMPETENSI DASAR         : 6.1 Menggunakan konsep dan aturan turunan dalam 

                                                         perhitungan turunan fungsi

                                                   6.2 Menggunakan turunan untuk menentukan   

                                                         karakteristik suatu fungsi dan memecahkan masalah

                                                   6.3 Merancang model matematika dari masalah yang

                                                         berkaitan dengan ekstrim fungsi

                                                   6.4 Menyelesaikan model matematika dari masalah yang

                                                         berkaitan dengan ekstrim fungsi dan penafsirannya

TUJUAN PEMBELAJARAN :  

1.      Menghitung limit fungsi yang mengarah ke konsep turunan.

2.      Menghitung turunan fungsi yang sederhana dengan menggunakan definisi turunan

3.      Menentukan sifat-sifat turunan fungsi

4.      Menentukan turunan fungsi aljabar dan trigonometri dengan menggunakan sifat-sifat turunan

5.      Menentukan turunan fungsi komposisi dengan aturan Rantai

6.      Menentukan fungsi monoton naik dan turun dengan menggunakan konsep turunan pertama

7.      Menentukan titik ekstrim grafik fungsi

8.      Menentukan persamaan garis singgung dari sebuah fungsi

9.      Mengidentifikasi masalah-masalah yang bisa diselesaikan dengan konsep ekstrim fungsi

10.  Merumuskan model matematika  dari masalah ekstrim fungsi

11.  Menyelesaiakan model matematika dari masalah ekstrim fungsi

12.  Menafsirkan solusi dari masalah  nilai ekstrim

KEGIATAN BELAJAR      : 

       I.      Judul sub kegiatan belajar :

1.      Pengertian Turunan Fungsi

2.      Rumus-rumus Turunan Fungsi

3.      Turunan Fungsi Trigonometri

4.      Dalil Rantai

5.      Garis Singgung

6.      Fungsi Naik dan Turun

7.      Menggambar grafik fungsi

    II.      Uraian materi dan contoh

PENGERTIAN TURUNAN FUNGSI

Definisi turunan : Fungsi f : x → y atau y = f (x) mempunyai turunan yang dinotasikan y’ = f’(x) atau   dy  =  df(x) dan di definisikan :

                                                dx        dx

y’  =  f’(x)  =  lim    f(x + h) – f(x)  atau   dy = lim    f (x +∆x) – f(x)

                       h→0          h                        dx    h→0            h

Notasi kedua ini disebut notasi Leibniz.

Contoh 1:

Tentukan turunan dari   f(x) = 4x – 3

Jawab

f(x) = 4x – 3

f( x + h) = 4(x + h) – 3

             = 4x + 4h -3

Sehingga: f’(x) =  

                         =                            

                         =        

                         =     

                         = 

                         =   4

Contoh 2;

Tentukan turunan dari  f(x) = 3x²

Jawab :

           f(x) = 3x²

           f(x + h) = 3 (x + h)²

                        = 3 (x² + 2xh + h²)

                        = 3x² + 6xh + 3h²

Sehingga :  f’(x) =

                           = 

                           = 

                           =  h

                           =  6x+ 3.0

                           =  6x

Latihan

Dengan definisi di atas tentukan nilai turunan berikut:

1. f(x) = 6 – 2x
2. f(x) = 5x² +2x
3. 
4. 
5. f(x) = 2x³

RUMUS-RUMUS TURUNAN

1. Turunan f(x) = axⁿ adalah f’(x) = anx^n-1 atau = anx^n-1

2. Untuk u dan v suatu fungsi,c bilangan Real dan n bilangan Rasional berlaku

a.       y = ± v → y’ = v’ ± u’

b.      y = c.u → y’ = c.u’

c.       y = u.v → y’ = u’ v + u.v’

d.     

e.       y  = uⁿ → y’ = n. u^n-1.u’

Contoh:

Soal ke-1

Jika f(x) = 3x² + 4 maka nilai f¹(x) yang mungkin adalah ….

Pembahasan

f(x)      = 3x² + 4

f¹(x)     = 3.2x

            = 6x

Soal ke-2

Nilai turunan pertama dari: f(x) = 2(x)² + 12x² – 8x + 4 adalah …

Pembahasan

f(x)      = 2x³ + 12x² – 8x + 4

f¹(x)     = 2.3x² + 12.2x – 8

            = 6x² + 24x -8

Soal ke-3

Turunan ke- 1 dari f(x) = (3x-2)(4x+1) adalah …

Pembahasan

f(x)      = (3x-2)(4x+1)

f(x)      = 12x² + 3x – 8x – 2

f(x)      = 12x² – 5x – 2

f¹(x)     = 24x – 5

Soal ke- 4

Jika f(x) = (2x – 1)³ maka nilai f¹(x) adalah …

Pembahasan

f(x)      = (2x – 1)³

f¹(x) = 3(2x – 1)² (2)

f¹(x) = 6(2x – 1)²

f¹(x) = 6(2x – 1)(2x – 1)

f¹(x) = 6(4x² – 4x+1)

f¹(x) = 24x² – 24x + 6

Soal ke- 5

Turunan pertama dari f(x) = (5x² – 1)² adalah …

Pembahasan

f(x)      = (5x² – 1)³

f¹(x) = 2(5x² – 1) (10x)

f¹(x) = 20x (5x² – 1)

f¹(x) = 100x³ – 20x

Soal ke- 6

Turunan pertama dari f(x) = (3x² – 6x) (x + 2)  adalah …

Pembahasan

f(x)      = (3x² – 6x) (x + 2)

Cara 1:

Misal   : U   = 3x² – 6x

              U¹  = 6x – 6

              V   = x + 2

              V¹  = 1

Sehingga:

f’(x)    = U’ V + U V’

f¹(x)     = (6x – 6)(x+2) + (3x²+6x).1

f¹(x)     = 6x² + 12x – 6x – 12 + 3x² – 6x

f¹(x)     = 9x² – 12

Cara 2:

f(x)      = (3x² – 6x) (x + 2)

f¹(x)     = 3x^-3+6x² – 6x³ – 12x

f¹(x)     = 9x²+12x –12x – 12

f¹(x)     = 9x² – 12

Latihan soal.

Tentukan turunan dari:

1. f(x)  =  2x ^-3
2. f(x)  =   
3. f(x)  =  4
4. f(x)  = 
5. f(x)  =  (2x + 1) (3x – 2)
6. f(x)  = 
7. f(x)  = 
8. f(x)  = 

TURUNAN FUNGSI TRIGONOMETRI

Dengan menggunakan definisi turunan kita bias menentukan turunan dari :

1. f(x) = sin x

Yaitu :

f(x) = sin x

f(x + h) = sin (x + h)

f’(x)  = 

= 

= 

= 

=  2 cos

=  cos x

2.  f(x) = cos x

Yaitu :

f(x) = cos x

f(x + h) = cos ( x + h )

f’(x)  = 

=  

=  

=  

=   - 2 sin

=   - sin x

Jadi diperoleh rumus turunan fungsi trigonometri :

1.      a. f(x) = sin x → f’ (x) = cos x

b. f(x) = cos x → f’ (x) = - sin x

2.      a. f(x) = sin (ax + b) → f’(x) = a cos (ax + b )

      b. f(x) = cos (ax + b) → f’(x) = - a sin (ax + b )

      dan jika u suatu fungsi maka:

3.      a. f(x) = sin u → f’(x) = u’ cos u

      b. f(x) = cos u → f’(x) = - u’ sin u

Contoh :

Tentuka turunan dari:

a.       f(x) = 3 sin x + 2 cos x

b.      f(x) = sin (5x – 2)

c.       f(x) = tan x

jawab:

a. f(x) = 3 sin x + 2 cos x

    f’(x) = 3 cos x - 2 sin x

b. f(x) = sin (5x – 2)

    f’ (x)  =  5 cos (5x – 2 )

c. f(x) = tan x =

    missal : u = sin x → u’ = cos x

                 v = cos x → v’ = - sin x

    f’ (x) =

             = 

             =   

             =   

    =    sec² x

Latihan soal :

Tentukan turunan dari fungsi berikut :

1. f(x) = sin x – 3 cos x
2. f(x) = sin 3x
3. f(x) = cos (3x + )
4. f(x) = tan
5. f(x) = sec x
6. f(x) = sin x. cos x
7. f(x) = cos²x
8. f(x) =

DALIL RANTAI UNTUK MENENTUKAN TURUNAN

Apabila y = f(g(x)) maka y’ = f’ (g(x)). g’(x)

Dari rumus y = f(g(x)) → y’ = f’ (g(x)). g’(x)

Jika g(x) = u→ g’ (x) =  dan f(g(x)) = f(u) → y = f(u) →  = f’(u) = f’(g(x))

Maka f’(x) = f’ (g(x)). g’(x) dapat dinyatakan ke notasi Leibniz menjadi

    

Dan bentuk tersebut dapat dikembangkan jika y = f ( u(v)) maka:

    

Contoh:

Dengan notasi Leibniz tentukan turunan dari :

a. y = (x² – 3x) 

b. y = cos⁵ ()

Jawab:

a. y = (x² – 3x) 

    missal : u = x² – 3x →  = 2x – 3

                 y = u        →

                                                =

    Sehingga :

    = .(2x – 3)

                          =

b. y = cos⁵ ()

    Misal: v = →  = -2

               u = cos v →  = - sin v = - sin ()

             y = u⁵  →  = 5u⁴ = 5(cos v)⁴

       Sehingga :

        = 5(cos v)⁴ . - sin () . -2

                                  = 10 (cos v)⁴ sin ()

                                  =  10 (cos() )⁴ sin ()

Latihan soal :

1. Dengan rumus turunan y = f ( g(x))  adalah f’ (x) = f’(g(x) ). g’(x)

    Tentukan turunan dari:

a.       y = ( 4x + 5) 

b.      y = sin ( 3x - )

2. Dengan notasi Leibniz tentukan turunan fungsi berikut :

    a. y = ( 6 – x )³

    b. y = cos ( 4x - )

    c. y = sin ^-3 (2x + )

GARIS SINGGUNG PADA KURVA

1. Gradien garis singgung

			Perhatikan gambar di samping Gradien garis AB adalah m =         =         =
	y=f(x)

 

                                                                                 

Apabila garis ABdiputar pada titik A maka titik B akan bergerak mendekati titik A (h→0) maka tali busur ABmenjadi garis singgung (g) pada kurva y = f(x) di titik A (a,f(a))dengan gradient

           

 

Sehingga persamaan garis singgung pada kurva y = f(x) di titik A (a,f(a)) atau A (x₁,y₁) adalah

 

            y – y₁ = m (x – x₁)

 

Contoh :

Diketahui kurva y = x² – 3x + 4 dan titik A (3,4)

1. Tentukan gradient garis singgung di titik A.
2. Tentukan persamaan garis singgung di titik A.

Jawab:

y = x² – 3x + 4

y’ = 2x – 3

1. Gradien di titik A (3,4)

m = y’_x=3 = 2.3 – 3 = 6 – 3 = 3

      b. Persamaan garis singgung di titik A (3,4)

          y – y₁ = m (x – x₁)

          y – 4   = 3  (x – 3  )

          y – 4   = 3x – 9

                y   = 3x – 5

Latihan soal

1. Tentukan gradien garis singgung pada kurva:
1. y = x² – 6x di titik (-1,7)
2. y = sin 2x di titik
2. Tentukan persamaan garis singgung pada kurva
1. y = x² – 2x – 3 di titik (3,1)
2. y = x -2x² di titik dengan absis 1
3. y = (2-x)(2x +1) di titik dengan ordinat 8
3. Suatu garis singgung pada kurva y = 3 + 2x – x2 sejajar dengan garis 4x + y = 3,                                              tentukan :

a. Titik singgung

b. persamaan garis singgung

FUNGSI NAIK DAN FUNGSI TURUN

 

0

1.  Fungsi f(x) disebut fungsi naik pada interval a ≤ x ≤ b, jika untuk setiap x1

     dan x₂ dalam interval a ≤ x ≤ b berlaku :

    

             x₂  >  x₁     f(x₂) > f(x₁)            (gb. 1)

                          

2.      Fungsi f(x) disebut fungsi turun pada interval a ≤ x ≤ b, jika untuk setiap x1 dan x2  dalam interval a ≤ x ≤ b berlaku :

             x₂  >  x₁     f(x₂) < f(x₁)            (gb. 2)

3.      Fungsi f disebut fungsi naik pada titik dengan absis a, jika f’ (a) > 0

4.      Fungsi f disebut fungsi turun pada titik dengan absis a, jika f’ (a) < 0

Contoh

Tentukan pada interval mana fungsi f(x) = x³ + 9x² + 15x + 4 merupakan :

1. Fungsi naik
2. Fungsi turun

Jawab:

f(x) = x³ + 9x² + 15x + 4

Syarat fungsi turun f’(x) < 0             3x2 + 18x + 15 < 0             x2 + 6x + 5 < 0             (x+1) (x+5) < 0             Harga batas             x = -1   ,  x  =  -5        Jadi fungsi naik pada interval                  -5 < x  < -1

f’(x) = 3x² + 18x + 15

1. Syarat fungsi naik

f’(x) > 0

            3x² + 18x + 15 > 0

            x² + 6x + 5 > 0

            (x+1) (x+5) > 0

            Harga batas

            x = -1   ,  x  =  -5

	-5		-1

 

       Jadi fungsi naik pada interval

             x < 5 atau x > -1  

Latiha soal

1. Tentukan pada interval mana fungsi berikut merupakan fungsi naik atau fungsi turun.

a. f(x) = x² – 6x

b. f(x) = x³ + 4x² – 20x + 2

c. f(x) = (x² -1) (x+1)

2.  Tunjukkan bahwa fungsi f(x) = x³ – 6x² + 12x + 6 tidak pernah turun.

NILAI STASIONER

			Perhatikan grafik fungsi y = f(x) disamping Pada titik A,B,C dan D dengan absis berturut-turut x = a, x = b, x = c dan x = d menyebabkan f’(x) = 0 maka f(a), f(b), f(c) dan f(d) merupakan nilai – nilai stasioner.

 

Jenis – jenis nilai stasioner

+

+

1. Nilai stasioner di titik A.

0

    Pada :  x < a diperoleh f’(x) > a

a

                x = a diperoleh f’(x) = a

                x > a diperoleh f’(x) < a                     

    Fungsi yang mempunyai sifat demikian dikatakan fungsi f(x) mempunyai nilai

    stasioner maksimum f(a) pada x = a dan titik (a,f(a)) disebut titik balik maksimum.

2. Nilai stasioner di titik B dan D.

-

-

0

a.  Pada  :  x < b diperoleh f’(x) < 0

b

                  x = b diperoleh f’(x) = 0

                  x > b diperoleh f’(x) < 0

 

Fungsi ini mempunyai nilai stasioner belok turun f(b) pada x = b dan titik (b,f(b)) disebut titik belok.

   b. Pada : x < d diperoleh f’ (x) > 0

+

+

0

                  x = d diperoleh f’ (x) = d

                  x > d diperoleh f’ (x) > d

 

       fungsi ini mempunyai nilai stasioner belok turun f(d) pada x = dan titik (d,f(d))

       disebut titik belok

Pada titik B atau D sering hanya disingkat nilai stasioner belok.

3. Nilai stasioner di titik E

0

+

-

    Pada : x < e diperoleh f’(x) < 0

               x = e diperoleh f’(x) = 0

e

               x > e diperoleh f’(x) > 0

 

  Fungsi ini mempunyai nilai stasioner minimum f(e) pada x = e dan titik (e,f(e))

  disebut titik balik minimum.

Contoh :

Tentukan titik stasioner dan jenisnya dari fungsi f(x) = x² + 2x

Jawab : f(x) = x² + 2x

             f’(x) = 2x + 2

                     = 2(x + 1)

Nilai stasioner didapat dari f’(x) = 0

             2(x + 1) = 0

                       x  = -1                                 

f(-1) = (-1)² + 2(-1) = -1

Jadi diperoleh titik stasioner (-1,-1)

	x = 1
x 2 ( x + 1 ) f’(x)	-1-                  -1                 -1+     -                     0                  +     -                    0                   +
Bentuk grafik	Titik balik minimum

Latihan 

1. Tentukan nilai stasioner dan jenisnya pada fungsi berikut :

    a. f(x) = x² – 6x

    b. f(x) = 2x³ – 9x² + 12x 

    c. f(x) =      

    d. f(x) = x⁴ – 8x² -9

    e.  f(x) =                       

 MENGGAMBAR GRAFIK FUNGSI                           

Untuk menggambar grafik fungsi y = f(x) ada beberapa langkah sebagai berikut :

1. Tentukan titik-titik potong grafik dengan sumbu x ( jika mudah ditentukan ), yaitu diperoleh dari y = 0.
2. Tentukan titik potong dengan sumbu y, yaitu diperoleh dari x = 0.
3. tentukan titik-titik stasioner dan jenisnya.
4. tentukan nilai-nilai y untuk nilai x besar positif dan untuk x yang besar negative.

Contoh :

Diketahui persamaan y = f(x) = 3x – x³, tentukan :

1. Tentukan titik potong dngan sumbu x dan sumbu y.
2. Nilai stasioner dan titik stasioner.
3. Nilai y untuk x besar positif dan untuk x besar negative.
4. Titik Bantu

Jawab:

1. i. Grafik memotong sumbu x, bila y = 0.

Y = 0 = 3x – x³

↔ 0 = x (3 – x²)

↔ 0 = x ( - x ) ( + x)

Titik potong sumbu x adalah (0,0), (,0), (-,0)

             ii. memotong sumbu y, jika x = 0

                 y = 3x – x³

                 y = 3.0 - 0³

                 y = 0

                 titik potong sumbu y adalah (0,0)

2. Syarat stasioner adalah : f’ (x) = 0

 f’ (x) = 3 – 3x²

↔ 3 (1 - x ²)

↔ 3 (1 – x) (1 + x)

x = 1,  x = -1

untuk x = 1, f(1) = 3(1) – (1)³ = 2

          x = -1, f(-1) = 3(-1) – (-1)³ = -2

nilai stasionernya : y = 2 dan y = -2

titik stasioner : (1,2) dan (-1,-2)

3. y = 3x – x² , untuk nilai x besar maka bilangan 3 dapat diabaikan terhadap x, sehingga y = -x³. Jika x besar positif maka y = besar negative dan jika x besar negative maka y besar positif.

      

4. y

   Titik Bantu

 

           x     -2     2       -3      3      …

               

1

-2        -1        0           1         2

,                y      2      -2      18    -18    …

			-√3

 

 

      Soal latihan

Gambarlah grafik :

1.      y = x² + 9

2.      y = x⁴ – 2x²

3.      y = (x² – 1)²

4.      x³ (8 – x)

 III.     

-1

. Tes Formatif

( Terlampir)

 

 IV.      Daftar pustaka

Tim penulis MGMP Matematika SMA kota Semarang, Matematika SMA / MA XI A IPA, ( Semarang : CV. Jabbaar Setia, 2008)

Tim penyusun KREATIF Matematika, Matematika SMA/MA kelas XI IPA semester gasal, ( Klaten, Viva Pakarindo, 2007)

Simangunsong Wilson, Matematika dasar, ( Jakarta: Erlangga, 2005)

 MATEMATIKA

MODUL  4

TURUNAN FUNGSI

KELAS  :  XI IPA

SEMESTER  :  2 (DUA)

Muhammad Zainal Abidin Personal Blog

SMAN 1 Bone-Bone | Luwu Utara | Sulsel

http://meetabied.wordpress.com

TURUNAN FUNGSI

PENGANTAR :

Modul ini kami susun sebagai salah satu sumber belajar untuk siswa agar dapat dipelajari dengan lebih mudah. Kami menyajikan materi dalam modul ini berusaha mengacu pada pendekatan kontekstual dengan diharapkan matematika akan makin terasa kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari.

STANDAR KOMPETENSI    : 6. Menggunakan konsep limit fungsi dan turunan fungsi

                                                       dalam pemecahan masalah.

KOMPETENSI DASAR         : 6.1 Menggunakan konsep dan aturan turunan dalam 

                                                         perhitungan turunan fungsi

                                                   6.2 Menggunakan turunan untuk menentukan   

                                                         karakteristik suatu fungsi dan memecahkan masalah

                                                   6.3 Merancang model matematika dari masalah yang

                                                         berkaitan dengan ekstrim fungsi

                                                   6.4 Menyelesaikan model matematika dari masalah yang

                                                         berkaitan dengan ekstrim fungsi dan penafsirannya

TUJUAN PEMBELAJARAN :  

1.      Menghitung limit fungsi yang mengarah ke konsep turunan.

2.      Menghitung turunan fungsi yang sederhana dengan menggunakan definisi turunan

3.      Menentukan sifat-sifat turunan fungsi

4.      Menentukan turunan fungsi aljabar dan trigonometri dengan menggunakan sifat-sifat turunan

5.      Menentukan turunan fungsi komposisi dengan aturan Rantai

6.      Menentukan fungsi monoton naik dan turun dengan menggunakan konsep turunan pertama

7.      Menentukan titik ekstrim grafik fungsi

8.      Menentukan persamaan garis singgung dari sebuah fungsi

9.      Mengidentifikasi masalah-masalah yang bisa diselesaikan dengan konsep ekstrim fungsi

10.  Merumuskan model matematika  dari masalah ekstrim fungsi

11.  Menyelesaiakan model matematika dari masalah ekstrim fungsi

12.  Menafsirkan solusi dari masalah  nilai ekstrim

KEGIATAN BELAJAR      : 

       I.      Judul sub kegiatan belajar :

1.      Pengertian Turunan Fungsi

2.      Rumus-rumus Turunan Fungsi

3.      Turunan Fungsi Trigonometri

4.      Dalil Rantai

5.      Garis Singgung

6.      Fungsi Naik dan Turun

7.      Menggambar grafik fungsi

    II.      Uraian materi dan contoh

PENGERTIAN TURUNAN FUNGSI

Definisi turunan : Fungsi f : x → y atau y = f (x) mempunyai turunan yang dinotasikan y’ = f’(x) atau   dy  =  df(x) dan di definisikan :

                                                dx        dx

y’  =  f’(x)  =  lim    f(x + h) – f(x)  atau   dy = lim    f (x +∆x) – f(x)

                       h→0          h                        dx    h→0            h

Notasi kedua ini disebut notasi Leibniz.

Contoh 1:

Tentukan turunan dari   f(x) = 4x – 3

Jawab

f(x) = 4x – 3

f( x + h) = 4(x + h) – 3

             = 4x + 4h -3

Sehingga: f’(x) =  

                         =                            

                         =        

                         =     

                         = 

                         =   4

Contoh 2;

Tentukan turunan dari  f(x) = 3x²

Jawab :

           f(x) = 3x²

           f(x + h) = 3 (x + h)²

                        = 3 (x² + 2xh + h²)

                        = 3x² + 6xh + 3h²

Sehingga :  f’(x) =

                           = 

                           = 

                           =  h

                           =  6x+ 3.0

                           =  6x

Latihan

Dengan definisi di atas tentukan nilai turunan berikut:

1. f(x) = 6 – 2x
2. f(x) = 5x² +2x
3. 
4. 
5. f(x) = 2x³

RUMUS-RUMUS TURUNAN

1. Turunan f(x) = axⁿ adalah f’(x) = anx^n-1 atau = anx^n-1

2. Untuk u dan v suatu fungsi,c bilangan Real dan n bilangan Rasional berlaku

a.       y = ± v → y’ = v’ ± u’

b.      y = c.u → y’ = c.u’

c.       y = u.v → y’ = u’ v + u.v’

d.     

e.       y  = uⁿ → y’ = n. u^n-1.u’

Contoh:

Soal ke-1

Jika f(x) = 3x² + 4 maka nilai f¹(x) yang mungkin adalah ….

Pembahasan

f(x)      = 3x² + 4

f¹(x)     = 3.2x

            = 6x

Soal ke-2

Nilai turunan pertama dari: f(x) = 2(x)² + 12x² – 8x + 4 adalah …

Pembahasan

f(x)      = 2x³ + 12x² – 8x + 4

f¹(x)     = 2.3x² + 12.2x – 8

            = 6x² + 24x -8

Soal ke-3

Turunan ke- 1 dari f(x) = (3x-2)(4x+1) adalah …

Pembahasan

f(x)      = (3x-2)(4x+1)

f(x)      = 12x² + 3x – 8x – 2

f(x)      = 12x² – 5x – 2

f¹(x)     = 24x – 5

Soal ke- 4

Jika f(x) = (2x – 1)³ maka nilai f¹(x) adalah …

Pembahasan

f(x)      = (2x – 1)³

f¹(x) = 3(2x – 1)² (2)

f¹(x) = 6(2x – 1)²

f¹(x) = 6(2x – 1)(2x – 1)

f¹(x) = 6(4x² – 4x+1)

f¹(x) = 24x² – 24x + 6

Soal ke- 5

Turunan pertama dari f(x) = (5x² – 1)² adalah …

Pembahasan

f(x)      = (5x² – 1)³

f¹(x) = 2(5x² – 1) (10x)

f¹(x) = 20x (5x² – 1)

f¹(x) = 100x³ – 20x

Soal ke- 6

Turunan pertama dari f(x) = (3x² – 6x) (x + 2)  adalah …

Pembahasan

f(x)      = (3x² – 6x) (x + 2)

Cara 1:

Misal   : U   = 3x² – 6x

              U¹  = 6x – 6

              V   = x + 2

              V¹  = 1

Sehingga:

f’(x)    = U’ V + U V’

f¹(x)     = (6x – 6)(x+2) + (3x²+6x).1

f¹(x)     = 6x² + 12x – 6x – 12 + 3x² – 6x

f¹(x)     = 9x² – 12

Cara 2:

f(x)      = (3x² – 6x) (x + 2)

f¹(x)     = 3x^-3+6x² – 6x³ – 12x

f¹(x)     = 9x²+12x –12x – 12

f¹(x)     = 9x² – 12

Latihan soal.

Tentukan turunan dari:

1. f(x)  =  2x ^-3
2. f(x)  =   
3. f(x)  =  4
4. f(x)  = 
5. f(x)  =  (2x + 1) (3x – 2)
6. f(x)  = 
7. f(x)  = 
8. f(x)  = 

TURUNAN FUNGSI TRIGONOMETRI

Dengan menggunakan definisi turunan kita bias menentukan turunan dari :

1. f(x) = sin x

Yaitu :

f(x) = sin x

f(x + h) = sin (x + h)

f’(x)  = 

= 

= 

= 

=  2 cos

=  cos x

2.  f(x) = cos x

Yaitu :

f(x) = cos x

f(x + h) = cos ( x + h )

f’(x)  = 

=  

=  

=  

=   - 2 sin

=   - sin x

Jadi diperoleh rumus turunan fungsi trigonometri :

1.      a. f(x) = sin x → f’ (x) = cos x

b. f(x) = cos x → f’ (x) = - sin x

2.      a. f(x) = sin (ax + b) → f’(x) = a cos (ax + b )

      b. f(x) = cos (ax + b) → f’(x) = - a sin (ax + b )

      dan jika u suatu fungsi maka:

3.      a. f(x) = sin u → f’(x) = u’ cos u

      b. f(x) = cos u → f’(x) = - u’ sin u

Contoh :

Tentuka turunan dari:

a.       f(x) = 3 sin x + 2 cos x

b.      f(x) = sin (5x – 2)

c.       f(x) = tan x

jawab:

a. f(x) = 3 sin x + 2 cos x

    f’(x) = 3 cos x - 2 sin x

b. f(x) = sin (5x – 2)

    f’ (x)  =  5 cos (5x – 2 )

c. f(x) = tan x =

    missal : u = sin x → u’ = cos x

                 v = cos x → v’ = - sin x

    f’ (x) =

             = 

             =   

             =   

    =    sec² x

Latihan soal :

Tentukan turunan dari fungsi berikut :

1. f(x) = sin x – 3 cos x
2. f(x) = sin 3x
3. f(x) = cos (3x + )
4. f(x) = tan
5. f(x) = sec x
6. f(x) = sin x. cos x
7. f(x) = cos²x
8. f(x) =

DALIL RANTAI UNTUK MENENTUKAN TURUNAN

Apabila y = f(g(x)) maka y’ = f’ (g(x)). g’(x)

Dari rumus y = f(g(x)) → y’ = f’ (g(x)). g’(x)

Jika g(x) = u→ g’ (x) =  dan f(g(x)) = f(u) → y = f(u) →  = f’(u) = f’(g(x))

Maka f’(x) = f’ (g(x)). g’(x) dapat dinyatakan ke notasi Leibniz menjadi

    

Dan bentuk tersebut dapat dikembangkan jika y = f ( u(v)) maka:

    

Contoh:

Dengan notasi Leibniz tentukan turunan dari :

a. y = (x² – 3x) 

b. y = cos⁵ ()

Jawab:

a. y = (x² – 3x) 

    missal : u = x² – 3x →  = 2x – 3

                 y = u        →

                                                =

    Sehingga :

    = .(2x – 3)

                          =

b. y = cos⁵ ()

    Misal: v = →  = -2

               u = cos v →  = - sin v = - sin ()

             y = u⁵  →  = 5u⁴ = 5(cos v)⁴

       Sehingga :

        = 5(cos v)⁴ . - sin () . -2

                                  = 10 (cos v)⁴ sin ()

                                  =  10 (cos() )⁴ sin ()

Latihan soal :

1. Dengan rumus turunan y = f ( g(x))  adalah f’ (x) = f’(g(x) ). g’(x)

    Tentukan turunan dari:

a.       y = ( 4x + 5) 

b.      y = sin ( 3x - )

2. Dengan notasi Leibniz tentukan turunan fungsi berikut :

    a. y = ( 6 – x )³

    b. y = cos ( 4x - )

    c. y = sin ^-3 (2x + )

GARIS SINGGUNG PADA KURVA

1. Gradien garis singgung

			Perhatikan gambar di samping Gradien garis AB adalah m =         =         =
	y=f(x)

 

                                                                                 

Apabila garis ABdiputar pada titik A maka titik B akan bergerak mendekati titik A (h→0) maka tali busur ABmenjadi garis singgung (g) pada kurva y = f(x) di titik A (a,f(a))dengan gradient

           

 

Sehingga persamaan garis singgung pada kurva y = f(x) di titik A (a,f(a)) atau A (x₁,y₁) adalah

 

            y – y₁ = m (x – x₁)

 

Contoh :

Diketahui kurva y = x² – 3x + 4 dan titik A (3,4)

1. Tentukan gradient garis singgung di titik A.
2. Tentukan persamaan garis singgung di titik A.

Jawab:

y = x² – 3x + 4

y’ = 2x – 3

1. Gradien di titik A (3,4)

m = y’_x=3 = 2.3 – 3 = 6 – 3 = 3

      b. Persamaan garis singgung di titik A (3,4)

          y – y₁ = m (x – x₁)

          y – 4   = 3  (x – 3  )

          y – 4   = 3x – 9

                y   = 3x – 5

Latihan soal

1. Tentukan gradien garis singgung pada kurva:
1. y = x² – 6x di titik (-1,7)
2. y = sin 2x di titik
2. Tentukan persamaan garis singgung pada kurva
1. y = x² – 2x – 3 di titik (3,1)
2. y = x -2x² di titik dengan absis 1
3. y = (2-x)(2x +1) di titik dengan ordinat 8
3. Suatu garis singgung pada kurva y = 3 + 2x – x2 sejajar dengan garis 4x + y = 3,                                              tentukan :

a. Titik singgung

b. persamaan garis singgung

FUNGSI NAIK DAN FUNGSI TURUN

 

0

1.  Fungsi f(x) disebut fungsi naik pada interval a ≤ x ≤ b, jika untuk setiap x1

     dan x₂ dalam interval a ≤ x ≤ b berlaku :

    

             x₂  >  x₁     f(x₂) > f(x₁)            (gb. 1)

                          

2.      Fungsi f(x) disebut fungsi turun pada interval a ≤ x ≤ b, jika untuk setiap x1 dan x2  dalam interval a ≤ x ≤ b berlaku :

             x₂  >  x₁     f(x₂) < f(x₁)            (gb. 2)

3.      Fungsi f disebut fungsi naik pada titik dengan absis a, jika f’ (a) > 0

4.      Fungsi f disebut fungsi turun pada titik dengan absis a, jika f’ (a) < 0

Contoh

Tentukan pada interval mana fungsi f(x) = x³ + 9x² + 15x + 4 merupakan :

1. Fungsi naik
2. Fungsi turun

Jawab:

f(x) = x³ + 9x² + 15x + 4

Syarat fungsi turun f’(x) < 0             3x2 + 18x + 15 < 0             x2 + 6x + 5 < 0             (x+1) (x+5) < 0             Harga batas             x = -1   ,  x  =  -5        Jadi fungsi naik pada interval                  -5 < x  < -1

f’(x) = 3x² + 18x + 15

1. Syarat fungsi naik

f’(x) > 0

            3x² + 18x + 15 > 0

            x² + 6x + 5 > 0

            (x+1) (x+5) > 0

            Harga batas

            x = -1   ,  x  =  -5

	-5		-1

 

       Jadi fungsi naik pada interval

             x < 5 atau x > -1  

Latiha soal

1. Tentukan pada interval mana fungsi berikut merupakan fungsi naik atau fungsi turun.

a. f(x) = x² – 6x

b. f(x) = x³ + 4x² – 20x + 2

c. f(x) = (x² -1) (x+1)

2.  Tunjukkan bahwa fungsi f(x) = x³ – 6x² + 12x + 6 tidak pernah turun.

NILAI STASIONER

			Perhatikan grafik fungsi y = f(x) disamping Pada titik A,B,C dan D dengan absis berturut-turut x = a, x = b, x = c dan x = d menyebabkan f’(x) = 0 maka f(a), f(b), f(c) dan f(d) merupakan nilai – nilai stasioner.

 

Jenis – jenis nilai stasioner

+

+

1. Nilai stasioner di titik A.

0

    Pada :  x < a diperoleh f’(x) > a

a

                x = a diperoleh f’(x) = a

                x > a diperoleh f’(x) < a                     

    Fungsi yang mempunyai sifat demikian dikatakan fungsi f(x) mempunyai nilai

    stasioner maksimum f(a) pada x = a dan titik (a,f(a)) disebut titik balik maksimum.

2. Nilai stasioner di titik B dan D.

-

-

0

a.  Pada  :  x < b diperoleh f’(x) < 0

b

                  x = b diperoleh f’(x) = 0

                  x > b diperoleh f’(x) < 0

 

Fungsi ini mempunyai nilai stasioner belok turun f(b) pada x = b dan titik (b,f(b)) disebut titik belok.

   b. Pada : x < d diperoleh f’ (x) > 0

+

+

0

                  x = d diperoleh f’ (x) = d

                  x > d diperoleh f’ (x) > d

 

       fungsi ini mempunyai nilai stasioner belok turun f(d) pada x = dan titik (d,f(d))

       disebut titik belok

Pada titik B atau D sering hanya disingkat nilai stasioner belok.

3. Nilai stasioner di titik E

0

+

-

    Pada : x < e diperoleh f’(x) < 0

               x = e diperoleh f’(x) = 0

e

               x > e diperoleh f’(x) > 0

 

  Fungsi ini mempunyai nilai stasioner minimum f(e) pada x = e dan titik (e,f(e))

  disebut titik balik minimum.

Contoh :

Tentukan titik stasioner dan jenisnya dari fungsi f(x) = x² + 2x

Jawab : f(x) = x² + 2x

             f’(x) = 2x + 2

                     = 2(x + 1)

Nilai stasioner didapat dari f’(x) = 0

             2(x + 1) = 0

                       x  = -1                                 

f(-1) = (-1)² + 2(-1) = -1

Jadi diperoleh titik stasioner (-1,-1)

	x = 1
x 2 ( x + 1 ) f’(x)	-1-                  -1                 -1+     -                     0                  +     -                    0                   +
Bentuk grafik	Titik balik minimum

Latihan 

1. Tentukan nilai stasioner dan jenisnya pada fungsi berikut :

    a. f(x) = x² – 6x

    b. f(x) = 2x³ – 9x² + 12x 

    c. f(x) =      

    d. f(x) = x⁴ – 8x² -9

    e.  f(x) =                       

 MENGGAMBAR GRAFIK FUNGSI                           

Untuk menggambar grafik fungsi y = f(x) ada beberapa langkah sebagai berikut :

1. Tentukan titik-titik potong grafik dengan sumbu x ( jika mudah ditentukan ), yaitu diperoleh dari y = 0.
2. Tentukan titik potong dengan sumbu y, yaitu diperoleh dari x = 0.
3. tentukan titik-titik stasioner dan jenisnya.
4. tentukan nilai-nilai y untuk nilai x besar positif dan untuk x yang besar negative.

Contoh :

Diketahui persamaan y = f(x) = 3x – x³, tentukan :

1. Tentukan titik potong dngan sumbu x dan sumbu y.
2. Nilai stasioner dan titik stasioner.
3. Nilai y untuk x besar positif dan untuk x besar negative.
4. Titik Bantu

Jawab:

1. i. Grafik memotong sumbu x, bila y = 0.

Y = 0 = 3x – x³

↔ 0 = x (3 – x²)

↔ 0 = x ( - x ) ( + x)

Titik potong sumbu x adalah (0,0), (,0), (-,0)

             ii. memotong sumbu y, jika x = 0

                 y = 3x – x³

                 y = 3.0 - 0³

                 y = 0

                 titik potong sumbu y adalah (0,0)

2. Syarat stasioner adalah : f’ (x) = 0

 f’ (x) = 3 – 3x²

↔ 3 (1 - x ²)

↔ 3 (1 – x) (1 + x)

x = 1,  x = -1

untuk x = 1, f(1) = 3(1) – (1)³ = 2

          x = -1, f(-1) = 3(-1) – (-1)³ = -2

nilai stasionernya : y = 2 dan y = -2

titik stasioner : (1,2) dan (-1,-2)

3. y = 3x – x² , untuk nilai x besar maka bilangan 3 dapat diabaikan terhadap x, sehingga y = -x³. Jika x besar positif maka y = besar negative dan jika x besar negative maka y besar positif.

      

4. y

   Titik Bantu

 

           x     -2     2       -3      3      …

               

1

-2        -1        0           1         2

,                y      2      -2      18    -18    …

			-√3

 

 

      Soal latihan

Gambarlah grafik :

1.      y = x² + 9

2.      y = x⁴ – 2x²

3.      y = (x² – 1)²

4.      x³ (8 – x)

 III.     

-1

. Tes Formatif

( Terlampir)

 

 IV.      Daftar pustaka

Tim penulis MGMP Matematika SMA kota Semarang, Matematika SMA / MA XI A IPA, ( Semarang : CV. Jabbaar Setia, 2008)

Tim penyusun KREATIF Matematika, Matematika SMA/MA kelas XI IPA semester gasal, ( Klaten, Viva Pakarindo, 2007)

Simangunsong Wilson, Matematika dasar, ( Jakarta: Erlangga, 2005)