LAPORAN
PRAKTIKUM PERTEMUAN I
METODE
NUMERIK
METODE
BISECTION
Oleh
Nama
: Sri Fitriyanti
NPM
: F1A015033
Dosen
Pengampuh : Zulfia Memi Mayasari, S.Si, M.Si
Asisten
Praktikum : 1. Redo Ramanda (F1A014058)
2. Dian Utami (F1A014011)
3. Yeni Restiani (F1A014035)
LABORATORIUM
MATEMATIKA
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
BENGKULU
2017
PERTEMUAN
KE I
METODE
BISECTION
1.1 PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Dalam persoalan matematika beberapa
dapat diselesaikan secara analitis (bisa menghasilkan solusi eksak), adapun
yang tidak. Sistem persamaan non – linier berukuran besar adalah contoh model
yang seringkali tidak dapat diselesaikan secara analitis. Diperlukan teknik
atau cara yang lebih iteratif untuk meyelesaikannya. Teknik ini disebut metode
numerik. Metode numerik adalah bagian dari ilmu matematika khususnya matematika
rekayasa yang menggunakan bilangan untuk menirukan proses matematik yang
selanjutnya proses matematik yang telah dirumuskan ini digunakan untuk
menyelesaikan masalah yang ada.
Metode numerik memiliki banyak metode
penyelesaian yang salah satunya adalah metode bisection. Metode Bisection atau
metode bagi dua adalah salah satu jenis metode pencarian akar dimana
selang/range selalu dibagi dua atau membagi range menjadi 2 bagian. Pada Metode
Bisection ini jika suatu fungsi berubah tanda pada suatu selang, maka nilai
fungsi dihitung pada titik tengah, kemudian lokasi akar ditentukan sebagai
titik tengah selang bagian terjadinya perubahan tanda. Metode bagi dua ini didasarkan
pada teorema nilai antara fungsi kontinu, yaitu bahwa suatu selang [a,b] harus
mengandung f(x) = 0, bila f(a) dan f(b) berlawanan tanda.
Metode Bisection adalah membagi
range menjadi 2 bagian, dari dua bagian ini dipilih bagian mana yang mengandung
akar dan membuang bagian yang tidak mengandung akar. Hal ini dilakukan
berulang-ulang hingga diperoleh akar persamaan.
B.
Rumusan Masalah
1.
Bagaimana metode penyelesaian persamaan
atau mencari akar persamaan non linier khususnya menggunakan metode bagi dua?
2.
Bagaiamana cara menggunakan metode bagi
dua untuk menyelesaikan masalah yang diberikan?
C.
Tujuan
1.
Memahami beberapa metode penyelesaian
persamaan atau mencari akar persamaan non linier khususnya menggunakan metode
bagi dua.
2.
Dapat menggunakan metode tersebut untuk
menyelesaikan masalah yang diberikan.
1.2 LANDASAN TEORI
Metode numerik untuk mendapatkan
harga x untuk f(x) = 0 disebut METODE
BISECTION. Tahap pertama proses adalah menetapkan nilai sembarang a dan b sebagai
batas segmen nilai fungsi yang dicari. Batasan a dan b memberikan harga bagi
fungsi f(x) untuk x = a dan x = b. Langkah selanjutnya adalah memeriksa apakah
f(a)×f(b) < 0. Apabila terpenuhi syarat tersebut, berarti terdapat akar
fungsi dalam segmen tinjauan. Jika tidak demikian, kembali harus ditetapkan
nilai a dan b sedemikian rupa sehingga terpenuhi ketentuan perkalian f(a)×f(b)
< 0. Dengan rumusan m = (a+b)/2, diperiksa apakah nilai mutlak f(m) <
10-6 (batas simpangan kesalahan). Jika benar, nilai x = m adalah solusi yang
dicari. Jika tidak terpenuhi, ditetapkan batasan baru dengan mengganti nilai b
= m apabila f(a)*f(m) < 0, dan mengganti a = m bila f(a)×f(m) > 0; proses
menemukan m baru dilakukan seperti prosedur yang telah dijelaskan.
Gambar
1. Penentuan nilai tengah m metode bisection
Metode Bisection
adalah salah satu kelas metode Pengelompokan, karena prosedur untuk mendapatkan
nilai x untuk f(x) = 0 dilakukan melalui pendekatan kelompok akar. Metode ini tidak
sepenuhnya memanfaatkan data f(x) bagi penentuan nilai x. Misalnya, tidak digunakannya
ukuran relatif f(a) dan f(b), karena umumnya jika f(a) < f(b) dalam nilai mutlaknya,
maka akar persamaan akan terletak lebih dekat ke f(a), seperti dijelaskan di
Gambar 1. Salah satu cara efektif mendapatkan nilai m ini adalah menghubungkan
f(a) dan f(b) dengan garis lurus dan perpotongan garis ini dengan absis x
merupakan nilai m (Sutedjo, 2012).
Metode interval bagi-dua atau disebut
juga metode interval tengah adalah salah satu cara yang sering digunakan untuk
mencari suatu akar. Misalkan diketahui bahwa f(x) = 0 memiliki satu akar antara x = a dan x = b ; maka f(a) dan f(b) memiliki tanda berlawanan (diasumsikan bahwa grafik f(x)
adalah menerus antara a dan b) sekarang kita lihat bahwa c adalah pertengahan antara a dan b , yaitu c = (a+b), dan menghasilkan f(c). Jika f(c) memiliki
tanda yang sama seperti f(a), maka
akarnya terletak antara c dan b; atau kemungkinan lain akarnya terletak antara a dan c. Kemudian dikurangi interval dalam menentukan letak akar
menjadi setengah dari lebar rentang
aslinya. Ulangi proses tersebut, pengurangan interval menjadi 1/4 , 1/8, 1/16, .... sampai dapat menentukan
akarnya sesuai dengan keakuratan yang diinginkan (Gunaryati, 2013).
Kurung akar fungsi di antara dua batas,
lalu paruh batas itu terus menerus sampai batas itu sedemikian sempit dan
dengan demikian lokasi akar fungsi diketahui dengan keakuratan tertentu (Fachruddin,
2012).
Untuk menggunakan metode bisection, terlebih dahulu ditentukan
batas bawah
(a) dan batas atas (b). Kemudian dihitung nilai tengah :
Dari nilai x ini perlu dilakukan pengecekan
keberadaan akar. Secara matematik, suatu range terdapat akar persamaan bila f(a) dan f(b) berlawanan tanda atau dituliskan . Setelah diketahui dibagian mana terdapat akar, maka
batas bawah dan batas atas di perbaharui sesuai dengan range dari bagian yang
mempunyai akar (Ivanky, 2009).
Didalam metode bisection juga terdapat
pengulangan atau iterasi sehingga berikut algoritma dan langkah – langkah dalam
metode bisection secara singkat :
Algoritma
:
Masukan : dan epsilon
Keluaran : akar
Langkah-langkah
:
1.
2. untuk
iterasi =
untuk
3. .
4.
5. Jika
berarti akar berada pada selang maka b:=T, jika tidak a:=T
6. Jika
maka estimasi . Selesai
7. Ulangi
kembali ke langkah 1.
(Agustina, 2017)
1.3 ALGORITMA DAN FLOWCHART
A.
Algoritma
1. Input
: Fungsi f(x), a, b, epsilon, m (banyaknya iterasi)
2. Proses:
1.
bm:=am;cm:=bm
2.
untuk
iterasi= 1,2,...,m
untuk
i=m-1,m-2,...,1
bi:=ai+ci
3.
Jika
f(a).f(b) > 0
4. Hitung
5. Jika f(x).f(a)<0 berarti akar berada pada selang [a,T] maka b:=T,jika tidak a:=T
6.
Jika
|b-a|<epsilon maka estimasi akar :=T. Selesai
7.
Ulangi
kembali ke langkah 1.
3. Output
: Akar
B.
Flowchart
Gambar 2. Flowchart Metode Bagi Dua
1.4 TELADAN DAN PENERAPAN
A.
Teladan
1.
Cari akar dari , pada interval dengan menggunakan metode bagi dua.
2.
Tentukan akar- akar dari f(x)= menggunakan 2 taksiran, 1=
2,9, 2=
3,1 .
3.
Gunakan matlab untuk mengimplementasikan
algoritma untuk menampilkan hampiran akar positif fungsi f(x) = dengan interval .
4.
Carilah lokasi akar pada fungsi f(x)
= atau dengan kata lain nilai yang jika disubstitusikan atau dimasukkan ke
f(x) = 0.
a.
Carilah menggunakan metode analitik
pemfaktoran dan rumus abc.
b.
Carilah menggunakan metode bagi dua,
sampai iterasi pada selang .
B.
Listing Program
1.
Listing utama
Gambar
3. Listing Utama Metode Bisection
C.
Listing Fungsi
1.
Listing fungsi soal 1
Gambar
4. Listing fungsi soal 1
2.
Listing fungsi soal 2
Gambar
5. Listing fungsi soal 2
3.
Listing fungsi soal 3
Gambar
6. Listing fungsi soal 3
4.
Listing fungsi soal 4
Gambar
7. Listing fungsi soal 4
D.
Output
1.
Output soal teladan 1
Gambar
8. Output soal teladan 1
2.
Output soal teladan 2
Gambar
9. Output soal teladan 2
3.
Output soal teladan 3
Gambar
10. Output soal teladan 3
4.
Output soal teladan 4
Gambar
11. Output soal teladan 4
1.5 HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil
1.
Hasil soal 1
Gambar
12. Hasil soal 1
2.
Hasil soal 2
Gambar
13. Hasil soal 2
3.
Hasil soal 3
Gambar
14. Hasil soal 3
4.
Hasil soal 4
Gambar
15. Hasil soal 4
B.
Pembahasan
Pada soal teladan nomor 1 dengan
f(x)= tersebut diatas diperintahkan untuk mencari akar persamaan dengan
menggunakan matlab dan dengan selang [1,2] menggunakan metode bisection. Dengan
menggunakan Matlab, pada editor Matlab buatlah syntax untuk metode bagi dua
seperti pada gambar 3 yang merupakan listing program utama. Kemudian buka lebar
baru editor lalu buatlah syntax listing fungsi. Lalu save kedua lembar kerja
editor yang telah berisikan syntax –syntax tersebut. Untuk memanggil syntax
yang telah dibuat tersebut, buka command window. Lalu pada command window
tuliskan syntax untuk memanggil fungsi yaitu nama file(‘nama fungsi’,batas
bawah,batas atas). Untuk memanggil soal teladan nomor 1 tuliskan syntax pada
command window yaitu pipit(‘r’,1,2) seperti pada gambar 4. Setelah run kan
keluar hasil akar yaitu 1,3647 seperti pada gambar 12 dan dapat dilihat tabel
iterasi pada gambar 8.
Pada soal teladan nomor 2 dengan f(x)= tersebut diatas diperintahkan untuk mencari akar persamaan
dengan menggunakan matlab dan dengan selang [2.9,3.1] menggunakan metode
bisection. Dengan menggunakan Matlab, pada editor Matlab buatlah syntax untuk
metode bagi dua seperti pada gambar 3 yang merupakan listing program utama.
Kemudian buka lebar baru editor lalu buatlah syntax listing fungsi. Lalu save
kedua lembar kerja editor yang telah berisikan syntax –syntax tersebut. Untuk
memanggil syntax yang telah dibuat tersebut, buka command window. Lalu pada
command window tuliskan syntax untuk memanggil fungsi yaitu nama file(‘nama
fungsi’,batas bawah,batas atas). Untuk memanggil soal teladan nomor 1 tuliskan
syntax pada command window yaitu pipit(‘g’,2.9,3.1) seperti pada gambar 5.
Setelah run kan keluar hasil akar yaitu 3,0035 seperti pada gambar 13 dan dapat
dilihat tabel iterasi pada gambar 9.
Pada soal teladan nomor 3 dengan f(x)
= tersebut diatas diperintahkan untuk mencari akar persamaan
dengan menggunakan matlab dan dengan selang [0.4,1.2] menggunakan metode
bisection. Dengan menggunakan Matlab, pada editor Matlab buatlah syntax untuk
metode bagi dua seperti pada gambar 3 yang merupakan listing program utama.
Kemudian buka lebar baru editor lalu buatlah syntax listing fungsi. Lalu save
kedua lembar kerja editor yang telah berisikan syntax –syntax tersebut. Untuk
memanggil syntax yang telah dibuat tersebut, buka command window. Lalu pada
command window tuliskan syntax untuk memanggil fungsi yaitu nama file(‘nama
fungsi’,batas bawah,batas atas). Untuk memanggil soal teladan nomor 1 tuliskan
syntax pada command window yaitu pipit(‘l’,0.4,1.2) seperti pada gambar 6.
Setelah run kan keluar hasil akar yaitu 0,8668 seperti pada gambar 14 dan dapat
dilihat tabel iterasi pada gambar 10.
Pada soal teladan nomor 4 dengan f(x)
= tersebut diatas diperintahkan untuk mencari akar persamaan
dengan menggunakan matlab dan dengan selang [2,9] menggunakan metode bisection.
Dengan menggunakan Matlab, pada editor Matlab buatlah syntax untuk metode bagi
dua seperti pada gambar 3 yang merupakan listing program utama. Kemudian buka
lebar baru editor lalu buatlah syntax listing fungsi. Lalu save kedua lembar
kerja editor yang telah berisikan syntax –syntax tersebut. Untuk memanggil
syntax yang telah dibuat tersebut, buka command window. Lalu pada command
window tuliskan syntax untuk memanggil fungsi yaitu nama file(‘nama
fungsi’,batas bawah,batas atas). Untuk memanggil soal teladan nomor 1 tuliskan
syntax pada command window yaitu pipit(‘k’,2,9) seperti pada gambar 9. Setelah
run kan keluar hasil akar yaitu 3.7500 seperti pada gambar 15 dan dapat dilihat
tabel iterasi pada gambar 11.
1.6 KESIMPULAN
Metode bisection atau bagi dua merupakan metode yang sangat mudah
kerena kita hanya perlu membagi interval yang ada menjadi dua untuk menemukan
akar yang mendekati. Lalu kita peroleh
nilai x baru. Dari nilai x ini perlu dilakukan pengecekan
keberadaan akar. Secara matematik, suatu range terdapat akar persamaan bila f(a) dan f(b) berlawanan tanda atau dituliskan . Setelah diketahui dibagian mana terdapat akar, maka
batas bawah dan batas atas di perbaharui sesuai dengan range dari bagian yang
mempunyai akar.
Menyelesaikan
suatu masalah dengan menggunakan metode bisection yaitu jika diketahui batas
atas dan batas bawah dari suatu persamaan maka kita jumlahkan batas btas
tersebut lalu dibagi 2 untuk mendapatkan nilai x baru. Untuk nilai x baru kita
harus mengecek perubahan tanda. Jika tanda berlawanan dengan slaah satu batas
tadi, maka akar berda diantara keduanya. Lalu lanjutkan hingga mememnuhi
iterasi yang didinginkan. Jika menyelesaikan masalah dnegan menggunakan metode
bisection pada Matlab maka kita perlu mengetahui batas atas dan batas akhir
yang juga prosesnya memerlukan beberapa iterasi.
DAFTAR PUSTAKA
Agustina, Dian. 2017. Modul Praktikum Metode Numerik.
Bengkulu: Universitas Bengkulu.
Fachruddin, Imam. 2012. Metode Numerik. http://staff.fisika.
ui. ac.id/imamf/ metodenumerik.pdf. Diakses pada 8
April 2017
pukul 22.53 WIB.
Fia. 2012. Persamaan Non Linear dalam Matlab
. diakses pada http://www.navelmangelep .files.word press.com / 2012 /11/Mathlab.pdf. Diakses pada 8 April 2017 pukul 22.50 WIB.
Ivangky. 2009.
Penggunaan Matlab dalam Metode
Numerrik. Informatika Bandung. Bandung.
Sutedjo.
2012. Bahan Kuliah Metoda Numerik.
http:// sutedjo. staff. gunadarma. ac.id/ Downloads/.../bahan+kuliah+ke+3+metoda+numerik.pdf.
Diakses pada 8 April 2017 pukul 22.45 WIB.