Diberikan barisan bilangan asli 3, 5, 8, 12, 17, 23, 30, 38, ... Selidiki suatu formula yang memenuhi pola barisan tersebut. Sebelum menentukan suku ke 1999, terlebih dahulu uji kebenaran formula yang kamu peroleh dengan menggunakan induksi matematika.
Jawaban
Untuk menentukan formula suatu barisan bilangan, maka terlebih dahulu kamu harus mengerti tentang barisan bilangan. Barisan bilangan adalah himpunan bilangan yang diurutkan menurut suatu aturan tertentu. Secara umum barisan bilangan dapat ditulis dengan:
U1, U2, U3, …, Un
= {Un}
Pada soal di atas:
n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ...
Un = 3, 5, 8, 12, 17, 23, 30, 38, ...
Maka:
n = 1, maka U1 = 3 (Suku pertama adalah 3)
n = 2, maka U2 = 5 (Suku kedua adalah 5)
n = 3, maka U3 = 8 (Suku kedua adalah 8)
n = 4, maka U3 = 12 (Suku kedua adalah 12)
n = 5, maka U5 = 17 (Suku kedua adalah 17)
Demikian seterusnya.
Jika kita membuat suatu koordinat cartesius (n, Un) maka akan didapatkan grafik seperti pada gambar berikut ini.
Dari gambar di atas, grafik yang didapatkan adalah berbentuk grafik fungsi kuadrat. Oleh karena itu, persamaan yang kita gunakan adalah persamaan kuadrat. Bentuk umum persamaan kuadrat adalah
f(x) = ax2 + bx + c
Maka pada grafik di atas, f(x) = y = Un dan x = n. Maka persamaannya menjadi
Un = an2 + bn + c
Sehingga:
- Jika n = 1, maka U1 = a(1)2 + b(1) + c
3 = a(1)2 + b(1) + c
3 = a + b + c........(Persamaan 1) - Jika n = 2, maka U2 = a(2)2 + b(2) + c
5 = a(2)2 + b(2) + c
5 = 4a + 2b + c........(Persamaan 2) - Jika n = 3, maka U3 = a(3)2 + b(3) + c
8 = a(3)2 + b(3) + c
8 = 9a + 3b + c........(Persamaan 3)
Kenapa harus ada tiga persamaan karena ada variabel yang tidak ketahui ada tiga yaitu a, b, dan c. Lakukan eliminasi dan subtitusi untuk mendapatkan nilai dari variabel yang belu diketahui.
- Eliminasi persamaan 1 dan 2
3 = a + b + c
5 = 4a + 2b + c
Hasilnya adalah 7 = 2b + 3c.... (Persamaan 4) - Eliminasi Persamaan 2 dan 3
5 = 4a + 2b + c
8 = 9a + 3b + c
Hasilnya adalah 19 = 6b + 8c... (Persamaan 5) - Eliminasi persamaan 4 dan 5
7 = 2b + 3c
19 = 6b + 8c
Hasilnya adalah c = 2 - Substitusi c = 2 pada persamaan 4
7 = 2b + 3c
7 = 2b + 3(2)
7 = 2b + 6
7-6 = 2b
1/2 = b - Substitusi c = 2, b = 1/2 pada persamaan 1
3 = a + b + c
3 = a + 1/2 + 2
3 = a + 5/2
3-5/2 = a
1/2 = a
Didapatkan a = 1/2, b = 1/2 dan c = 2 sehingga formula yang ditemukan adalah Un = an2 + bn + c (Formula umum) menjadi Un = 1/2n2 + 1/2n + 2
Formula yang kita dapatkan Un = 1/2n2 + 1/2n + 2 kita buktikan secara induksi matematika.
- n = 1 (benar)
Un = 1/2n2 + 1/2n + 2
U1 = 1/2(1)2 + 1/2(1) + 2
3 = 1/2 + 1/2 + 2
3 = 3 (Benar) - n = k (benar),
- n = k + 1 (benar), ambil k = 2
n = 2 + 1
n = 3
Un = 1/2n2 + 1/2n + 2
U3 = 1/2(3)2 + 1/2(3) + 2
8 = 1/2(9) + 3/2 + 2
8 = 9/2 + 3/2 + 2
8 = 8 (benar)
Oleh karena formula terbukti benar secara induksi matematika, maka tanpa menggunakan alat bantu hitung, suku ke 1999 adalah...
Un = 1/2n2 + 1/2n + 2
U1999 = 1/2(1999)2 + 1/2(1999) + 2
U1999 = 1/2(3996001) + 999,5 + 2
U1999 = 1998000,5 + 999,5 + 2
U1999 = 1999000+2
U1999 = 1999002
Comments
Post a Comment