Soal dan Pembahasan Analisis Vektor (Diferensiasi, Gradien, Divergensi dan Curl) PDF

Title Soal dan Pembahasan Analisis Vektor (Diferensiasi, Gradien, Divergensi dan Curl)
Author N. Hetty Marhaeni
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SOAL DAN PEMBAHASAN ANALISIS VEKTOR BAB GRADIEN, DIVERGENSI DAN CURL 1. Jika πœ™ = 2π‘₯𝑧 4 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦 carilaah βˆ‡πœ™ dan |βˆ‡πœ™| pada titik (2, βˆ’2,1) Jawab: πœ• πœ• πœ• πœ•(2π‘₯𝑧 4βˆ’π‘₯ 2 𝑦) πœ•(2π‘₯𝑧 4 βˆ’π‘₯ 2 𝑦) πœ•(2π‘₯𝑧 4βˆ’π‘₯ 2 𝑦) βˆ‡πœ™ = (πœ•π‘₯ 𝑖 + πœ•π‘¦ 𝑗 + πœ•π‘§ π‘˜) (2π‘₯𝑧 4 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦) = 𝑖+ 𝑗+ π‘˜ πœ•π‘₯ πœ•π‘¦ πœ•π‘§ 4 2 3 = (2𝑧 βˆ’ 2π‘₯𝑦)𝑖 βˆ’ π‘₯ 𝑗 + 8π‘₯𝑧 π‘˜ Pada titi...


Description

SOAL DAN PEMBAHASAN ANALISIS VEKTOR BAB GRADIEN, DIVERGENSI DAN CURL 1.

Jika πœ™ = 2π‘₯𝑧 4 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦 carilaah βˆ‡πœ™ dan |βˆ‡πœ™| pada titik (2, βˆ’2,1) Jawab: βˆ‡πœ™

2.

πœ•

πœ•π‘₯

𝑖+

4

πœ•

πœ•π‘¦

𝑗+

πœ•

πœ•π‘§

π‘˜) (2π‘₯𝑧 4 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦) = 2

3

πœ•(2π‘₯𝑧 4βˆ’π‘₯ 2 𝑦) πœ•π‘₯

𝑖+

πœ•(2π‘₯𝑧 4 βˆ’π‘₯ 2 𝑦) πœ•π‘¦

𝑗+

πœ•(2π‘₯𝑧 4βˆ’π‘₯ 2 𝑦) πœ•π‘§

π‘˜

= (2𝑧 βˆ’ 2π‘₯𝑦)𝑖 βˆ’ π‘₯ 𝑗 + 8π‘₯𝑧 π‘˜ Pada titik (2, βˆ’2,1) maka: βˆ‡πœ™ = (2𝑧 4 βˆ’ 2π‘₯𝑦)𝑖 βˆ’ π‘₯ 2 𝑗 + 8π‘₯𝑧 3 π‘˜ = (2.14 βˆ’ 2.2. βˆ’2)𝑖 βˆ’ 22 𝑗 + (8.2.13 )π‘˜ = 10𝑖 βˆ’ 4𝑗 + 16π‘˜ Sehingga: |βˆ‡πœ™| = √102 + (βˆ’4)2 + 162 = √100 + 16 + 256 = √372 = 2√93

Jika 𝐴 = 2π‘₯ 2 𝑖 βˆ’ 3𝑦𝑧𝑗 + π‘₯𝑧 2 π‘˜ dan πœ™ = 2𝑧 βˆ’ π‘₯ 3 𝑦. Carilah 𝐴 βˆ™ βˆ‡πœ™ dan 𝐴 Γ— βˆ‡πœ™ pada titik (1, βˆ’1,1) Jawab: βˆ‡πœ™

Maka: 𝐴 βˆ™ βˆ‡πœ™

3.

=(

=(

πœ•

πœ•π‘₯

𝑖+

πœ•

πœ•π‘¦

𝑗+

πœ•

πœ•π‘§

π‘˜) (2𝑧 βˆ’ π‘₯ 3 𝑦) =

= βˆ’3π‘₯ 2 𝑦𝑖 βˆ’ π‘₯ 3 𝑗 + 2π‘˜

πœ•(2π‘§βˆ’π‘₯ 3𝑦) πœ•π‘₯

𝑖+

πœ•(2π‘§βˆ’π‘₯ 3𝑦)

𝑗+

πœ•π‘¦

πœ•(2π‘§βˆ’π‘₯ 3𝑦) πœ•π‘§

π‘˜

= (2π‘₯ 2 𝑖 βˆ’ 3𝑦𝑧𝑗 + π‘₯𝑧 2 π‘˜) βˆ™ (βˆ’3π‘₯ 2 𝑦𝑖 βˆ’ π‘₯ 3 𝑗 + 2π‘˜) = 2π‘₯ 2 (βˆ’3π‘₯ 2 𝑦) + (βˆ’3𝑦𝑧)(βˆ’π‘₯ 3 ) + (π‘₯𝑧 2 )2 = βˆ’6π‘₯ 4 𝑦 + 3π‘₯ 3 𝑦𝑧 + 2π‘₯𝑧 2 Diketahuai pada titik (1, βˆ’1,1) maka: 𝐴 βˆ™ βˆ‡πœ™ = βˆ’6π‘₯ 4 𝑦 + 3π‘₯ 3 𝑦𝑧 + 2π‘₯𝑧 2 = βˆ’6(14 )(βˆ’1) + 3(13 )(βˆ’1)(1) + 2(1)(12 ) = 5 Selanjutnya, 𝑖 𝑗 π‘˜ 2 βˆ’3𝑦𝑧 π‘₯𝑧 2 | = 𝑖(βˆ’6𝑦𝑧 + π‘₯ 4 𝑧 2 ) βˆ’ 𝑗(4π‘₯ 2 + 3π‘₯ 3 𝑦𝑧 2 ) + π‘˜(βˆ’2π‘₯ 5 βˆ’ 9π‘₯ 2 𝑦 2 𝑧) 𝐴 Γ— βˆ‡πœ™ = | 2π‘₯ βˆ’3π‘₯ 2 𝑦 βˆ’π‘₯ 3 2 Diketahuai pada titik (1, βˆ’1,1) maka: 𝐴 Γ— βˆ‡πœ™ = 𝑖((βˆ’6(βˆ’1)(1) + (14 )(14 )) βˆ’ 𝑗((4(12 ) + 3(13 )(βˆ’1)(12 )) + π‘˜((βˆ’2(15 ) βˆ’ 9(12 )(βˆ’12 )(1)) = 𝑖 (6 + 1) βˆ’ 𝑗(4 βˆ’ 3) + π‘˜(βˆ’2 βˆ’ 9) = 7𝑖 βˆ’ 𝑗 βˆ’ 11π‘˜ 𝑦

Jika 𝐹 = π‘₯ 2 𝑧 + 𝑒 π‘₯ dan 𝐺 = 2𝑧 2 𝑦 βˆ’ π‘₯𝑦 2 . Carilah βˆ‡(𝐹 + 𝐺) dan βˆ‡(𝐹𝐺) pada titik (1,0, βˆ’2) Jawab: βˆ‡πΉ βˆ‡πΊ

Maka:

=(

πœ•

πœ•π‘₯

𝑖+

= (2π‘₯𝑧 βˆ’ =(

πœ•

𝑖+ πœ•π‘₯

πœ•

πœ•π‘¦ 𝑦

π‘₯2 πœ•

πœ•π‘¦

𝑗+ 𝑦

πœ•

πœ•π‘§

𝑦 π‘₯

π‘˜) (π‘₯ 2 𝑧 + 𝑒 ) = 𝑦

1

𝑒 π‘₯ ) 𝑖 + ( 𝑒 π‘₯ ) 𝑗 + (π‘₯ 2 )π‘˜

𝑗+

πœ•

πœ•π‘§

π‘₯

π‘˜) (2π‘₯ 2 𝑦 βˆ’ 𝑧𝑦 2 ) =

= βˆ’π‘¦ 2 𝑖 + 2𝑧 2 𝑗 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑗 + 4π‘§π‘¦π‘˜

βˆ‡(𝐹 + 𝐺) = βˆ‡πΉ + βˆ‡πΊ = (2π‘₯𝑧 βˆ’ 𝑦

𝑦

πœ•(π‘₯ 2𝑧+𝑒 π‘₯ )

𝑦 π‘₯

2]

𝑦

π‘₯

𝑦

1

πœ•π‘₯

𝑖+

πœ•(2𝑧 2 π‘¦βˆ’π‘₯𝑦 2) πœ•π‘₯

𝑦

πœ•(π‘₯ 2𝑧+𝑒 π‘₯ ) πœ•π‘¦

𝑖+

𝑗+

πœ•(2𝑧 2π‘¦βˆ’π‘₯𝑦 2 ) πœ•π‘¦

𝑦

πœ•(π‘₯ 2𝑧+𝑒 π‘₯ ) πœ•π‘§

𝑗+

π‘˜

πœ•(2𝑧 2π‘¦βˆ’π‘₯𝑦 2 ) πœ•π‘§

π‘˜

𝑦

π‘₯ π‘₯ ( 2 )π‘˜ βˆ’ 𝑦 2 𝑖 + 2𝑧 2 𝑗 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑗 + 4π‘§π‘¦π‘˜ 2 𝑒 )𝑖 + ( 𝑒 )𝑗 + π‘₯

1

𝑦 π‘₯

π‘₯

= [2π‘₯𝑧 βˆ’ 2 𝑒 βˆ’ 𝑦 𝑖 + [π‘₯ 𝑒 + (2𝑧 2 βˆ’ 2π‘₯𝑦)] 𝑗 + (π‘₯ 2 + 4𝑧𝑦)π‘˜ π‘₯ Diketahui pada titik (1,0, βˆ’2) maka: βˆ‡(𝐹 + 𝐺) = (βˆ’4 βˆ’ 0 βˆ’ 0)𝑖 + (1 + 8 βˆ’ 0)𝑗 + (1 + 0)π‘˜ = βˆ’4𝑖 + 9𝑗 + π‘˜ Selanjutnya: βˆ‡(𝐹𝐺) = πΉβˆ‡πΊ + πΊβˆ‡πΉ 𝑦 𝑦 𝑦 1 𝑦 = (π‘₯ 2 𝑧 + 𝑒 π‘₯ ) (βˆ’π‘¦2 𝑖 + 2𝑧2 𝑗 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑗 + 4π‘§π‘¦π‘˜) + (2𝑧 2 𝑦 βˆ’ π‘₯𝑦 2 )((2π‘₯𝑧 βˆ’ 2 𝑒 π‘₯ ) 𝑖 + ( 𝑒 π‘₯ ) 𝑗 + (π‘₯ 2 )π‘˜) π‘₯ π‘₯ Diketahui pada titik (1,0, βˆ’2) maka:

Nafida Hetty Marhaeni

βˆ‡(𝐹𝐺) 4.

= (βˆ’2 + 1)(0𝑖 + 8𝑗 βˆ’ 0𝑗 + 0π‘˜) + (0)(βˆ’4𝑖 βˆ’ 0𝑖 + 𝑗 + π‘˜) = βˆ’1(8𝑗) = βˆ’8𝑗

Carilah βˆ‡|π‘Ÿ|3 Jawab: βˆ‡|π‘Ÿ |3

=(

=

πœ•

πœ•π‘₯

𝑖+

πœ•

πœ•π‘¦

𝑗+

3 πœ•(π‘₯ 2+𝑦 2 +𝑧 2 )2

πœ•π‘₯

3

πœ•

3

π‘˜) (√π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ) = ( πœ•π‘§ 3 πœ•(π‘₯ 2+𝑦 2 +𝑧 2 )2

𝑖+

πœ•π‘¦ 1 2

3

πœ•

πœ•π‘₯

3 πœ•(π‘₯ 2+𝑦 2 +𝑧 2 )2

𝑗+

πœ•π‘§

𝑖+ π‘˜

πœ•

πœ•π‘¦

𝑗+

1

πœ•

πœ•π‘§

3

π‘˜) (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )2

3

1

= (2π‘₯ )(π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ) 𝑖 + (2𝑦)(π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )2 𝑗 + (2𝑧)(π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )2 π‘˜ 2

2

2

= 3π‘₯(π‘₯ + 𝑦 + 𝑧

5.

1

2 )2 1

2

2

2

𝑖 + 3𝑦(π‘₯ + 𝑦 + 𝑧

= 3(π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )2 (π‘₯𝑖 + 𝑦𝑗 + π‘§π‘˜) = 3(π‘₯ + 𝑦 + 𝑧)(π‘₯𝑖 + 𝑦𝑗 + π‘§π‘˜) = 3π‘Ÿπ‘Ÿβƒ—

1

2 )2

2

2

1

𝑗 + 3𝑧(π‘₯ + 𝑦 2 + 𝑧 2 )2 π‘˜

6

Hitunglah βˆ‡ (3π‘Ÿ 2 βˆ’ 4βˆšπ‘Ÿ + 3 ) βˆšπ‘Ÿ

Jawab: 6 (3π‘Ÿ 2 βˆ’ 4βˆšπ‘Ÿ + 3 ) βˆšπ‘Ÿ

1 2

)2

βˆ’ 4(π‘₯ + 𝑦 + 𝑧 ) + 6 (π‘₯ + 𝑦 + 𝑧 )

=(

πœ•π‘₯

= 3(π‘₯ + 𝑦 + 𝑧 1 2

6

= 3(π‘₯ + 𝑦 + 𝑧)2 βˆ’ 4√π‘₯ + 𝑦 + 𝑧 + 3 π‘₯+𝑦+𝑧 1 βˆ’ 3

1 βˆ’ 3

1 2

√ 1 βˆ’ 3

1

1

= (3π‘₯ 2 βˆ’ 4π‘₯ + 6π‘₯ ) + (3𝑦 2 βˆ’ 4𝑦 + 6𝑦 ) + (3𝑧 2 βˆ’ 4𝑧 2 + 6𝑧 βˆ’3 ) 6

βˆ‡ (3π‘Ÿ 2 βˆ’ 4βˆšπ‘Ÿ + 3 ) βˆšπ‘Ÿ

1

πœ•

𝑖+

πœ•

πœ•π‘¦

4

𝑗+

πœ•

πœ•π‘§

1 1 1 βˆ’1 βˆ’1 βˆ’1 π‘˜) [(3π‘₯2 βˆ’ 4π‘₯2 + 6π‘₯ 3 ) + (3𝑦2 βˆ’ 4𝑦2 + 6𝑦 3 ) + (3𝑧2 βˆ’ 4𝑧2 + 6𝑧 3 )]

1

4

1

4

= (6π‘₯ βˆ’ 2π‘₯ βˆ’2 βˆ’ 2π‘₯ βˆ’3 ) 𝑖 + (6𝑦 βˆ’ 2𝑦 βˆ’2 βˆ’ 2𝑦 βˆ’3 ) 𝑗 + (6𝑧 βˆ’ 2𝑧 βˆ’2 βˆ’ 2𝑧 βˆ’3 ) π‘˜ 1

1

1

4

4

4

= 6π‘₯𝑖 + 6𝑦𝑗 + 6π‘§π‘˜ βˆ’ 2π‘₯ βˆ’2 𝑖 βˆ’ 2𝑦 βˆ’2 𝑗 βˆ’ 2𝑧 βˆ’2 π‘˜ βˆ’ 2π‘₯ βˆ’3 𝑖 βˆ’ 2𝑦 βˆ’3 𝑗 βˆ’ 2𝑧 βˆ’3 π‘˜ 3

3

3

7

7

7

= (π‘₯𝑖 + 𝑦𝑗 + π‘§π‘˜) (6 βˆ’ 2π‘₯ βˆ’2 βˆ’ 2𝑦 βˆ’2 βˆ’ 2𝑧 βˆ’2 βˆ’ 2π‘₯ βˆ’3 𝑖 βˆ’ 2𝑦 βˆ’3 𝑗 βˆ’ 2𝑧 βˆ’3 π‘˜) 7

3

6.

= π‘Ÿβƒ— (6 βˆ’ 2π‘Ÿ βˆ’2 βˆ’ 2π‘Ÿ βˆ’3 )

Carilah βˆ‡πœ“ dimana πœ“ = (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯ 2 2 2 Jawab: Note: 𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯ +𝑦 +𝑧 = 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| βˆ‡πœ“

=(

πœ•

πœ•π‘₯

= (2π‘₯𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯ +𝑦 +𝑧 2

2

2

𝑖+

πœ•

πœ•π‘¦

βˆ’ 𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯

𝑗+

2 +𝑦2 +𝑧 2

πœ•

πœ•π‘§

2 +𝑦 2 +𝑧 2

π‘˜) ((π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯

(π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2)) 𝑖 + (2𝑦𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯

2 +𝑦2 +𝑧 2

2 +𝑦 2+𝑧 2

βˆ’ 𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯

2 +𝑦2 +𝑧 2

)

(π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )) 𝑗 + (2𝑧𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯

2 +𝑦2 +𝑧 2

βˆ’ 𝑒 βˆ’βˆšπ‘₯

2 +𝑦2 +𝑧 2

(π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )) π‘˜

= (2π‘₯𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| βˆ’ 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )) 𝑖 + (2𝑦𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| βˆ’ 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )) 𝑗 + (2𝑧𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| βˆ’ 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )) π‘˜

7.

= 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (2π‘₯ βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ))𝑖 + 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (2𝑦 βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ))𝑗 + 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (2𝑧 βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ))π‘˜ = 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (2π‘₯ βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ))𝑖 + (2𝑦 βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ))𝑗 + (2𝑧 βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 ))π‘˜ = 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| [2π‘₯𝑖 + 2𝑦𝑗 + 2π‘§π‘˜ βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )𝑖 βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )𝑗 βˆ’ (π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 )π‘˜] =𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| (2(π‘₯𝑖 + 𝑦𝑗 + π‘§π‘˜) βˆ’ (π‘₯𝑖 + 𝑦𝑗 + π‘§π‘˜)(π‘₯ + 𝑦 + 𝑧)) = 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| ((π‘₯𝑖 + 𝑦𝑗 + π‘§π‘˜))(2 βˆ’ (π‘₯ + 𝑦 + 𝑧)) = 𝑒 βˆ’|π‘Ÿ| 𝒓(2 βˆ’ π‘Ÿ)

Jika βˆ‡πœ™ = 2π‘₯𝑦𝑧 3 𝑖 + π‘₯ 2 𝑧 3 𝑗 + 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 π‘˜, carilah πœ™(π‘₯, 𝑦, π‘₯) jika πœ™(1, βˆ’2,2) = 4 Jawab: πœ• πœ• πœ• βˆ‡πœ™ = ( 𝑖 + πœ•π‘¦ 𝑗 + πœ•π‘§ π‘˜) πœ™ = 2π‘₯𝑦𝑧 3 𝑖 + π‘₯ 2 𝑧 3 𝑗 + 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 π‘˜ πœ•π‘₯

Nafida Hetty Marhaeni

Maka:

(2π‘₯𝑦𝑧 3 )πœ•π‘₯ + (π‘₯ 2 𝑧 3 )πœ•π‘¦ + (3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 )πœ•π‘§ = 0 Akan dicari solusi persamaan tersebut. πœ•πœ™(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = ∫(2π‘₯𝑦𝑧 3 )πœ•π‘₯ + πœ”(𝑦, 𝑧) = π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + πœ”(𝑦, 𝑧) πœ•π‘₯ πœ•πœ™(π‘₯,𝑦,π‘₯) Samakan πœ•π‘¦ = π‘₯ 2 𝑧 3 untuk memperoleh πœ”(𝑦, 𝑧) πœ•(π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + πœ”(𝑦, 𝑧)) = π‘₯ 2𝑧 3 πœ•π‘¦ π‘₯ 2 𝑧 3 + πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = π‘₯ 2 𝑧 3 πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = 0 β€²( Integralkan πœ” 𝑦, 𝑧) untuk memperoleh πœ” (𝑦, 𝑧)

∫ πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = ∫ 0 πœ•π‘¦ = 𝐢1 + πœ”(𝑧)

Diperoleh: πœ™(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢1 + πœ”(𝑧) πœ•πœ™(π‘₯,𝑦,π‘₯) Samakan πœ•π‘§ = 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 untuk memperoleh πœ”(𝑧)

πœ•(π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢1 + πœ” (𝑧)) = 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 πœ•π‘§ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 + πœ”β€² (𝑧) = 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 πœ” β€² (𝑧 ) = 0 Integralkan πœ”β€² (𝑧) untuk memperoleh πœ”(𝑧) ∫ πœ”β€² (𝑧) = ∫ 0 πœ•π‘§ = 𝐢2

Diperoleh: πœ™(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢1 + 𝐢2 (jumlahan 𝐢1 + 𝐢2 = 𝐢) maka: πœ™(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢 Diberikan syarat awal πœ™(1, βˆ’2,2) = 4 maka: 12 (βˆ’2)23 + 𝐢 = 4 βˆ’16 + 𝐢 = 4 𝐢 = 20 2 3 ( ) Jadi, πœ™ π‘₯, 𝑦, π‘₯ = π‘₯ 𝑦𝑧 + 20 8.

Jika βˆ‡πœ“ = (𝑦 2 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧 3 )𝑖 + (3 + 2π‘₯𝑦 βˆ’ π‘₯ 2 𝑧 3 )𝑗 + (6𝑧 3 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 )π‘˜. Carilah πœ“ Jawab: πœ• πœ• πœ• βˆ‡πœ“ = (πœ•π‘₯ 𝑖 + 𝑗 + π‘˜) πœ“ = (𝑦 2 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧 3 )𝑖 + (3 + 2π‘₯𝑦 βˆ’ π‘₯ 2 𝑧 3 )𝑗 + (6𝑧 3 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 )π‘˜ πœ•π‘¦

Maka:

πœ•π‘§

(𝑦 2 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧 3 )πœ•π‘₯ + (3 + 2π‘₯𝑦 βˆ’ π‘₯ 2 𝑧 3 )πœ•π‘¦ + (6𝑧 3 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 )πœ•π‘§ = 0 Akan dicari solusi persamaan tersebut. πœ•πœ“(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = ∫(𝑦 2 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧 3 )πœ•π‘₯ + πœ”(𝑦, 𝑧) = π‘₯𝑦 2 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + πœ”(𝑦, 𝑧) πœ•π‘₯ πœ•πœ“(π‘₯,𝑦,π‘₯) = (3 + 2π‘₯𝑦 βˆ’ π‘₯ 2 𝑧 3 ) untuk memperoleh πœ”(𝑦, 𝑧) Samakan πœ•π‘¦

πœ•(π‘₯𝑦 2 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + πœ”(𝑦, 𝑧)) = (3 + 2π‘₯𝑦 βˆ’ π‘₯ 2 𝑧 3 ) πœ•π‘¦ 2π‘₯𝑦 βˆ’ π‘₯ 2 𝑧 3 + πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = (3 + 2π‘₯𝑦 βˆ’ π‘₯ 2 𝑧 3 ) πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = 3 Integralkan πœ”β€² (𝑦, 𝑧) untuk memperoleh πœ” (𝑦, 𝑧) ∫ πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = ∫ 3 πœ•π‘¦ = 3𝑦 + πœ”(𝑧)

Diperoleh: πœ“(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = π‘₯𝑦 2 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 3𝑦 + πœ”(𝑧)

Nafida Hetty Marhaeni

9.

πœ•πœ“(π‘₯,𝑦,π‘₯)

= 6𝑧 3 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 untuk memperoleh πœ”(𝑧) πœ• (π‘₯𝑦 2 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 3𝑦 + πœ”(𝑧)) = 6𝑧 3 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 πœ•π‘§ βˆ’3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 + πœ”β€² (𝑧) = 6𝑧 3 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 πœ”β€² (𝑧) = 6𝑧 3 β€²( ) Integralkan πœ” 𝑧 untuk memperoleh πœ”(𝑧) 3 ∫ πœ”β€² (𝑧) = ∫ 6𝑧 3 πœ•π‘§ = 𝑧 4 + 𝐢 2 3 Diperoleh: πœ“(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = π‘₯𝑦 2 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 3𝑦 + 𝑧 4 + 𝐢 2 Samakan

πœ•π‘§

Jika 𝐴 = π‘₯ 2 𝑧𝑖 + 𝑦𝑧 3 𝑗 βˆ’ 3π‘₯π‘¦π‘˜, 𝐡 = 𝑦 2 𝑖 βˆ’ 𝑦𝑧𝑗 + 2π‘₯π‘˜ dan πœ™ = 2π‘₯ 2 + 𝑦𝑧 maka carilah: (a) 𝐴 βˆ™ (βˆ‡πœ™); (b) (𝐴 βˆ™ βˆ‡)πœ™; (c) (𝐴 βˆ™ βˆ‡)𝐡; (d) 𝐡(𝐴 βˆ™ βˆ‡); (e) (βˆ‡ βˆ™ 𝐴)𝐡 Jawab: πœ• πœ• πœ• βˆ‡πœ™ = ( 𝑖 + 𝑗 + π‘˜) (2π‘₯ 2 + 𝑦𝑧) = 4π‘₯𝑖 + 𝑧𝑗 + π‘¦π‘˜ π΄βˆ™βˆ‡

βˆ‡βˆ™π΄

πœ•π‘₯ ( 2

πœ•π‘¦

πœ•π‘§

3

= π‘₯ 𝑧𝑖 + 𝑦𝑧 𝑗 βˆ’ 3π‘₯π‘¦π‘˜ ) βˆ™ (

=(

Sehingga, (a) 𝐴 βˆ™ (βˆ‡πœ™) (b) (𝐴 βˆ™ βˆ‡)πœ™

πœ•

𝑖+ πœ•π‘₯

πœ•

πœ•π‘¦

𝑗+

πœ•

πœ•π‘§

πœ•

πœ•π‘₯

𝑖+

πœ•

πœ•π‘¦ 3

𝑗+

πœ•

πœ•π‘§

π‘˜) = π‘₯ 2 𝑧

πœ•

πœ•π‘₯

+ 𝑦𝑧 3

π‘˜) βˆ™ (π‘₯ 2 𝑧𝑖 + 𝑦𝑧 𝑗 βˆ’ 3π‘₯π‘¦π‘˜) = 2π‘₯𝑧 + 𝑧 3

πœ•

πœ•π‘¦

βˆ’ 3π‘₯𝑦

πœ•

πœ•π‘§

= (π‘₯ 2 𝑧𝑖 + 𝑦𝑧 3 𝑗 βˆ’ 3π‘₯π‘¦π‘˜) βˆ™ (4π‘₯𝑖 + 𝑧𝑗 + π‘¦π‘˜) = 4π‘₯ 3 𝑧 + 𝑦𝑧 4 βˆ’ 3π‘₯𝑦 2 πœ• πœ• πœ• = (π‘₯ 2 𝑧 + 𝑦𝑧 3 πœ•π‘¦ βˆ’ 3π‘₯𝑦 πœ•π‘§) (2π‘₯ 2 + 𝑦𝑧) = π‘₯ 2 𝑧(4π‘₯ ) + 𝑦𝑧 3 (𝑧) βˆ’ 3π‘₯𝑦(𝑦) πœ•π‘₯

3

= 4π‘₯ 𝑧 + 𝑦𝑧 4 βˆ’ 3π‘₯𝑦 2 πœ• πœ• πœ• = (π‘₯ 2 𝑧 + 𝑦𝑧 3 πœ•π‘¦ βˆ’ 3π‘₯𝑦 πœ•π‘§) (𝑦 2 𝑖 βˆ’ 𝑦𝑧𝑗 + 2π‘₯π‘˜)

(c) (𝐴 βˆ™ βˆ‡)𝐡

πœ•π‘₯

= π‘₯ 2 𝑧(2π‘˜) + 𝑦𝑧 3 (2𝑦𝑖 βˆ’ 𝑧𝑗) βˆ’ 3π‘₯𝑦(βˆ’π‘¦π‘—) = 2π‘₯ 2 π‘§π‘˜ + 2𝑦 2 𝑧 3 𝑖 βˆ’ 𝑦𝑧 4 𝑗 + 3π‘₯𝑦 2 𝑗 = 2𝑦 2 𝑧 3 𝑖 + (3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 𝑦𝑧 4 )𝑗 + 2π‘₯ 2 π‘§π‘˜ πœ• πœ• = (𝑦 2 𝑖 βˆ’ 𝑦𝑧𝑗 + 2π‘₯π‘˜) (π‘₯ 2 𝑧 + 𝑦𝑧 3 βˆ’ 3π‘₯𝑦

(d) 𝐡(𝐴 βˆ™ βˆ‡)

= (π‘₯ 2 𝑦 2 𝑧𝑖 βˆ’ π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 𝑗 + 2π‘₯ 2 π‘§π‘˜)

πœ•

πœ•π‘₯

πœ•π‘₯

πœ•π‘¦

πœ•

πœ•π‘§

)

+ (𝑦 3 𝑧 3 𝑖 βˆ’ 𝑦 2 𝑧 4 𝑗 + 2π‘₯𝑦𝑧 3 π‘˜)

πœ•

πœ•π‘¦

+ (βˆ’3π‘₯𝑦 3 𝑖 + 3π‘₯𝑦 2 𝑧𝑗 βˆ’ 6π‘₯ 2 π‘¦π‘˜)

= (2π‘₯𝑧 + 𝑧 3 )(𝑦 2 𝑖 βˆ’ 𝑦𝑧𝑗 + 2π‘₯π‘˜ ) = (2π‘₯𝑦 2 𝑧 + 𝑦 2 𝑧 3 )𝑖 βˆ’ (2π‘₯𝑦𝑧 2 + 𝑦𝑧 4 )𝑗 + (4π‘₯ 2 𝑧 + 2π‘₯𝑧 3 )π‘˜

(e) (βˆ‡ βˆ™ 𝐴)𝐡

10. Jika 𝐴 = 𝑦𝑧 2 𝑖 βˆ’ 3π‘₯𝑧 2 𝑗 + 2π‘₯π‘¦π‘§π‘˜, 𝐡 = 3π‘₯𝑖 + 4𝑧𝑗 βˆ’ π‘₯π‘¦π‘˜ dan πœ™ = π‘₯𝑦𝑧 maka carilah: (a) 𝐴 Γ— (βˆ‡πœ™); (b) (𝐴 Γ— βˆ‡)πœ™; (c) (βˆ‡ Γ— 𝐴) Γ— 𝐡; (d) 𝐡 βˆ™ βˆ‡ Γ— 𝐴 Jawab: πœ• πœ• πœ• βˆ‡πœ™ = ( 𝑖 + 𝑗 + π‘˜) (π‘₯𝑦𝑧) = 𝑦𝑧𝑖 + π‘₯𝑧𝑗 + π‘₯π‘¦π‘˜ π΄Γ—βˆ‡

(βˆ‡ Γ— 𝐴)

Sehingga:

πœ•π‘¦

πœ•π‘₯

𝑖 2 𝑦𝑧 =[ πœ•

πœ•π‘₯

== [

𝑖

πœ•

πœ•π‘¦

πœ•

πœ•π‘₯ 2

𝑦𝑧

πœ•π‘§

𝑗 βˆ’3π‘₯𝑧 2

𝑖

π‘˜ 2π‘₯𝑦𝑧] = 𝑖 (βˆ’3π‘₯𝑧 2 πœ•

πœ•π‘§

𝑗

πœ•

πœ•π‘¦

βˆ’3π‘₯𝑧2 𝑗

π‘˜ πœ•

πœ•π‘§

πœ•

πœ•π‘§

βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧

πœ•

πœ•π‘¦

) βˆ’ 𝑗 (𝑦𝑧 2

πœ•

πœ•π‘§

βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧

πœ•

πœ•π‘₯

) + π‘˜ (𝑦𝑧 2

πœ•

πœ•π‘¦

+ 3π‘₯𝑧 2

πœ•

πœ•π‘₯

πœ•

πœ•π‘§

)

] = 𝑖(2π‘₯𝑧 + 6π‘₯𝑧) βˆ’ 𝑗(2𝑦𝑧 βˆ’ 2𝑦𝑧) + π‘˜(βˆ’3𝑧2 βˆ’ 𝑧2 ) = 8π‘₯𝑧𝑖 βˆ’ 4𝑧2 π‘˜

2π‘₯𝑦𝑧

π‘˜

(a) 𝐴 Γ— (βˆ‡πœ™) = [𝑦𝑧2 βˆ’3π‘₯𝑧2 2π‘₯𝑦𝑧] = 𝑖(βˆ’3π‘₯2 𝑦𝑧2 βˆ’ 2π‘₯2 𝑦𝑧2 ) βˆ’ 𝑗(π‘₯𝑦2 𝑧2 βˆ’ 2π‘₯𝑦2 𝑧2 ) + π‘˜(π‘₯𝑦𝑧3 + 3π‘₯𝑦𝑧3 ) 𝑦𝑧 π‘₯𝑧 π‘₯𝑦 2 2 2 2 = βˆ’5π‘₯ 𝑦𝑧 𝑖 + π‘₯𝑦 𝑧 𝑗 + 4π‘₯𝑦𝑧 3 π‘˜

Nafida Hetty Marhaeni

(b) (𝐴 Γ— βˆ‡)πœ™

= [𝑖 (βˆ’3π‘₯𝑧2

πœ•

πœ•

βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧 ) βˆ’ 𝑗 (𝑦𝑧2 πœ•π‘¦

πœ•π‘§

πœ•

πœ•π‘§

πœ•

πœ•

βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧 ) + π‘˜ (𝑦𝑧2 πœ•π‘₯

πœ•π‘¦

+ 3π‘₯𝑧2

πœ•

πœ•π‘₯

)] π‘₯𝑦𝑧

= (βˆ’3π‘₯𝑧 2 π‘₯𝑦 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧π‘₯𝑧)𝑖 βˆ’ (𝑦𝑧 2 π‘₯𝑦 βˆ’ 2π‘₯𝑦𝑧𝑦𝑧)𝑗 + (𝑦𝑧 2 π‘₯𝑧 + 3π‘₯𝑧 2 𝑦𝑧)π‘˜ = (βˆ’3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 βˆ’ 2π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 )𝑖 βˆ’ (π‘₯𝑦2 𝑧2 βˆ’ 2π‘₯𝑦2 𝑧2 )𝑗 + (π‘₯𝑦𝑧3 + 3π‘₯𝑦𝑧3 )π‘˜ = βˆ’5π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 𝑖 + π‘₯𝑦 2 𝑧 2 𝑗 + 4π‘₯𝑦𝑧 3 π‘˜ Note: 𝑨 Γ— (𝛁𝝓) = (𝑨 Γ— 𝛁)𝝓

𝑖 (c) (βˆ‡ Γ— 𝐴) Γ— 𝐡 = [8π‘₯𝑧

𝑗 0

π‘˜ βˆ’4𝑧2 ] = 𝑖(16𝑧3 ) βˆ’ 𝑗(βˆ’8π‘₯2 𝑦𝑧 + 12π‘₯𝑧2 ) + π‘˜(32π‘₯𝑧2 )

3π‘₯ 4𝑧 βˆ’π‘₯𝑦 = 16𝑧 3 𝑖 + (8π‘₯ 2 𝑦𝑧 βˆ’ 12π‘₯𝑧 2 )𝑗 + 32π‘₯𝑧 2 π‘˜ (d) 𝐡 βˆ™ βˆ‡ Γ— 𝐴 = (3π‘₯𝑖 + 4𝑧𝑗 βˆ’ π‘₯π‘¦π‘˜) βˆ™ (8π‘₯𝑧𝑖 βˆ’ 4𝑧2 π‘˜) = 24π‘₯2 𝑧 + 4π‘₯𝑦𝑧2 2

11. Jika 𝑹 = 𝑒 βˆ’π‘‘ π‘₯ π’Š + ln|βˆ’π‘‘ 3 + 3𝑑|𝒋 + cos 𝑑 π’Œ, carilah: (a) Jawab:

𝑑𝑹 𝑑𝑑

; (b)

𝑑2 𝑹 𝑑𝑑

𝑑2 𝑹

𝑑𝑹

| | ; (d)| 2 | 2 ; (c) 𝑑𝑑 𝑑𝑑

Ingat: 𝑦 = 𝑒𝑣 β†’ 𝑦 β€² = 𝑒′ 𝑣 + 𝑣′𝑒 dan 𝑦 =

𝑒 𝑣

β†’ 𝑦′ =

𝑒 β€²π‘£βˆ’π‘£ ′𝑒 𝑣2

2

𝑦 = 𝑒 𝑓(π‘₯) β†’ 𝑦 β€² = 𝑓 β€² (π‘₯ )𝑒 𝑓(π‘₯) β†’ 𝑦 β€²β€² = 𝑓 β€²β€² (π‘₯ )𝑒 𝑓(π‘₯) + 𝑓 β€² (π‘₯ )𝑒 𝑓(π‘₯) 𝑓 β€² (π‘₯ ) = 𝑓 β€²β€² 𝑒 𝑓(π‘₯) + (𝑓 β€² (π‘₯ )) 𝑒 𝑓(π‘₯) 𝑦 = 𝑙𝑛 𝑓 (π‘₯ ) β†’ 𝑦 β€² = 𝑒 = 𝑒 βˆ’π‘‘

2π‘₯

𝑓 β€² (π‘₯) 𝑓(π‘₯)

β†’ 𝑦 β€²β€² =

β†’ 𝑒′ = βˆ’2𝑑π‘₯𝑒 βˆ’π‘‘

b. c. d.

𝑑𝑹 𝑑𝑑

2

= βˆ’2𝑑π‘₯𝑒 βˆ’π‘‘ π‘₯ 𝑖 +

𝑑2 𝑹 𝑑𝑑 2

𝑑𝑹

= (βˆ’2π‘₯𝑒 βˆ’π‘‘

2π‘₯

βˆ’π‘‘ 2 +3𝑑

βˆ’2𝑑+3

βˆ’π‘‘ 2 +3𝑑

𝑑2 𝑹

|

𝑑𝑑 2

β†’ 𝑣 β€²β€² =

2

2π‘₯

+ 4𝑑 2 π‘₯ 2 𝑒 βˆ’π‘‘

βˆ’2𝑑 2 +6π‘‘βˆ’9

𝑗 βˆ’ sin π‘‘π‘˜

(βˆ’π‘‘ 2 +3𝑑) 2

βˆ’2𝑑 2 +6π‘‘βˆ’9

2

2

| = √(βˆ’2π‘₯𝑒 βˆ’π‘‘

2π‘₯

βˆ’2𝑑+3 2

βˆ’π‘‘ 2 +3𝑑

) + (βˆ’ sin 𝑑) 2 = √4𝑑 2 π‘₯ 2 𝑒 βˆ’2𝑑

2

2

βˆ’2𝑑 2 +6π‘‘βˆ’9 2

2

Jawab:

b. c. d.

πœ•π‘¨ πœ•π‘₯

πœ•π‘¨ πœ•π‘¦

2π‘₯

+ 4𝑑 2 π‘₯ 2 𝑒 βˆ’π‘‘ π‘₯ ) + ( (βˆ’π‘‘ 2 +3𝑑)2 ) + (βˆ’ cos 𝑑) 2

12. Jika 𝑨 = 5 sin π‘₯𝑦 π’Š + 3𝑒 𝑦π‘₯ 𝒋 βˆ’ (3π‘₯ 2 + 2π‘₯𝑦 3 )π’Œ carilah: (a) a.

2π‘₯

+ 4𝑑 2 π‘₯ 2 𝑒 βˆ’π‘‘ π‘₯ )𝑖 + ( (βˆ’π‘‘ 2 +3𝑑)2 ) 𝑗 βˆ’ cos 𝑑 π‘˜

2 | | = √(βˆ’2𝑑π‘₯𝑒 βˆ’π‘‘ π‘₯ ) + (

𝑑𝑑

(𝑓(π‘₯))

β†’ 𝑒′′ = βˆ’2π‘₯𝑒 βˆ’π‘‘

βˆ’2𝑑+3

𝑣 = ln|βˆ’π‘‘ 2 + 3𝑑| β†’ 𝑣 β€² = a.

2π‘₯

𝑓′′ (π‘₯)𝑓(π‘₯)+𝑓′ (π‘₯)𝑓′(π‘₯)

πœ•π‘¨ πœ•π‘₯

; (b)

πœ•π‘¨ πœ•π‘¦

+

; (c)

4𝑑 2 βˆ’12𝑑+9

𝑑 4 βˆ’6𝑑 3 +9𝑑 2

πœ•2𝑨

πœ•π‘₯πœ•π‘¦

; (d)

+ sin2 𝑑

πœ• 2𝑨

πœ•π‘¦πœ•π‘₯

2

= 5𝑦 cos π‘₯𝑦 𝑖 + 6π‘₯𝑦𝑒 𝑦π‘₯ 𝑗 βˆ’ (6π‘₯ + 2𝑦 3 )π‘˜ 2

= 5π‘₯ cos π‘₯𝑦 𝑖 + 3π‘₯ 2 𝑒 𝑦π‘₯ 𝑗 βˆ’ 6π‘₯𝑦 2 π‘˜

πœ• 2𝑨

πœ•π‘₯πœ•π‘¦ πœ• 2𝑨

πœ•π‘¦πœ•π‘₯

= =

2

πœ•(5π‘₯ cos π‘₯𝑦𝑖+3π‘₯ 2 𝑒 𝑦π‘₯ π‘—βˆ’6π‘₯𝑦 2π‘˜) πœ•π‘₯

2

πœ•(5𝑦 cos π‘₯𝑦𝑖+6π‘₯𝑦𝑒 𝑦π‘₯ π‘—βˆ’(6π‘₯+2𝑦 3 )π‘˜) πœ•π‘¦

2

2

= (5 cos π‘₯𝑦 βˆ’ 5π‘₯𝑦 sin π‘₯𝑦)𝑖 + (6π‘₯𝑒 𝑦π‘₯ + 6π‘₯ 3 𝑦𝑒 𝑦π‘₯ 𝑗 βˆ’ 6𝑦 2 π‘˜ 2

2

= (5 cos π‘₯𝑦 βˆ’ 5π‘₯𝑦 sin π‘₯𝑦)𝑖 + (6π‘₯𝑒 𝑦π‘₯ + 6π‘₯ 3 𝑦𝑒 𝑦π‘₯ )𝑗 βˆ’ 6π‘¦π‘˜

Nafida Hetty Marhaeni

13. Jika 𝑨 = 3π‘₯𝑦 2 π‘§π’Š + 2π‘₯𝑦𝑧 3 𝒋 + 4π‘₯ 2 𝑦 3 π‘§π’Œ dan 𝑩 = βˆ’6π‘₯π‘¦π‘§π’Š + 3π‘₯𝑦 3 𝒋 βˆ’ 2π‘§π’Œ, carilah (1, βˆ’2,0)

πœ•2

πœ•π‘₯πœ•π‘¦

(𝑨 Γ— 𝑩) pada titik

Jawab: 𝐴×B πœ•

πœ•π‘¦

𝑖 𝑗 2 3 3π‘₯𝑦 𝑧 2π‘₯𝑦𝑧 [ = βˆ’6π‘₯𝑦𝑧 3π‘₯𝑦 3

π‘˜ 4π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧] = 𝑖(βˆ’4π‘₯𝑦𝑧 4 βˆ’ 12π‘₯ 3 𝑦 6 𝑧) βˆ’ 𝑗(βˆ’6π‘₯𝑦 2 𝑧 2 + 24π‘₯ 3 𝑦 4 𝑧2 ) + π‘˜(9π‘₯ 2 𝑦 5 𝑧 + 12π‘₯ 2 𝑦 2 𝑧4 ) βˆ’2𝑧

(𝑨 Γ— 𝑩) = 𝑖 (βˆ’4π‘₯𝑧 4 βˆ’ 72π‘₯ 3 𝑦 5 𝑧) βˆ’ 𝑗(βˆ’12π‘₯𝑦𝑧 2 + 96π‘₯ 3 𝑦 3 𝑧 2 ) + π‘˜(45π‘₯ 2 𝑦 4 𝑧 + 24π‘₯ 2 𝑦𝑧 4 )

πœ•2

πœ•π‘₯πœ•π‘¦

πœ•

πœ•

(𝑨 Γ— 𝑩) = ( (𝑨 Γ— 𝑩)) = 𝑖 (βˆ’4𝑧 4 βˆ’ 216π‘₯ 2 𝑦 5 𝑧) βˆ’ 𝑗(βˆ’12𝑦𝑧 2 + 288π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 2 ) + π‘˜(90π‘₯𝑦 4 𝑧 + 48π‘₯𝑦𝑧 4 ) πœ•π‘₯ πœ•π‘¦

14. Jika βˆ‡πœ = (3𝑦 2 βˆ’ 8π‘₯𝑦𝑧 3 )π’Š + (6π‘₯𝑦 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑧 3 )𝒋 βˆ’ 12π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 π’Œ. Carilah 𝜁(π‘₯, 𝑦, 𝑧) jika 𝜁 (1, βˆ’2,2) = 15. Jawab: πœ• βˆ‡πœ = ( 𝑖 + πœ•π‘₯ Maka:

πœ•

πœ•π‘¦

𝑗+

πœ•

πœ•π‘§

π‘˜) 𝜁 = (3𝑦 2 βˆ’ 8π‘₯𝑦𝑧 3 )π’Š + (6π‘₯𝑦 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑧 3 )𝒋 βˆ’ 12π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 π’Œ

(3𝑦 2 βˆ’ 8π‘₯𝑦𝑧 3 )πœ•π‘₯ + (6π‘₯𝑦 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑧 3 )πœ•π‘¦ + (βˆ’12π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 )πœ•π‘§ = 0 Akan dicari solusi persamaan tersebut. πœ•πœ(π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = ∫(3𝑦 2 βˆ’ 8π‘₯𝑦𝑧 3 )πœ•π‘₯ + πœ”(𝑦, 𝑧) = 3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + πœ”(𝑦, 𝑧) πœ•π‘₯ πœ•πœ(π‘₯,𝑦,π‘₯) = 6π‘₯𝑦 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑧 3 untuk memperoleh πœ”(𝑦, 𝑧) Samakan πœ•π‘¦

πœ•(3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 ) = 6π‘₯𝑦 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑧 3 πœ•π‘¦ 6π‘₯𝑦 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑧 3 + πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = 6π‘₯𝑦 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑧 3 πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = 0 β€²( Integralkan πœ” 𝑦, 𝑧) untuk memperoleh πœ” (𝑦, 𝑧) ∫ πœ”β€² (𝑦, 𝑧) = ∫ 0 πœ•π‘¦ = 𝐢1 + πœ”(𝑧)

Diperoleh: 𝜁 (π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = 3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢1 + πœ”(𝑧) πœ•πœ(π‘₯,𝑦,π‘₯) Samakan πœ•π‘§ = βˆ’12π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 untuk memperoleh πœ”(𝑧) πœ•(3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢1 + πœ”(𝑧)) = βˆ’12π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 πœ•π‘§ βˆ’12π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 + πœ”β€² (𝑧) = βˆ’12π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 πœ” β€² (𝑧 ) = 0 Integralkan πœ”β€² (𝑧) untuk memperoleh πœ”(𝑧) ∫ πœ”β€² (𝑧) = ∫ 0 πœ•π‘§ = 𝐢2

Diperoleh: 𝜁 (π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = 3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢1 + 𝐢2 (jumlahan 𝐢1 + 𝐢2 = 𝐢) maka: 𝜁 (π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = 3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 + 𝐢 Diberikan syarat awal 𝜁 (1, βˆ’2,2) = 15 maka: 3(1)(βˆ’2)2 βˆ’ 4(1)2 (βˆ’2)(2)3 + 𝐢 = 15 12 + 64 + 𝐢 = 15 76 + 𝐢 = 15 𝐢 = βˆ’61 Jadi, 𝜁 (π‘₯, 𝑦, π‘₯ ) = 3π‘₯𝑦 2 βˆ’ 4π‘₯ 2 𝑦𝑧 3 βˆ’ 61

Nafida Hetty Marhaeni

15. Diketahui πœ† = βˆ’3π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 4 ; 𝑨 = 6π‘₯𝑦 2 π’Š + π‘₯ 3 𝑦𝑧 2 π’Œ, dan 𝑩 = 3π‘₯π‘¦π’Š βˆ’ 2π‘₯ 3 𝑦𝑧 2 𝒋. Carilah: a. βˆ‡ Γ— (πœ†π‘©)

b. βˆ‡ βˆ™ (βˆ‡ Γ— 𝑨)

c. βˆ‡2 πœ† = βˆ‡ βˆ™ βˆ‡πœ† dimana βˆ‡2 =

πœ•2

πœ•π‘₯ 2

+

πœ•2

πœ•π‘¦ 2

+

πœ•2

πœ•π‘§ 2

menyatakan operator Laplacian.

Jawab: πœ†π΅

= (βˆ’3π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 4 )( 3π‘₯π‘¦π’Š βˆ’ 2π‘₯ 3 𝑦𝑧 2 𝒋) = βˆ’9π‘₯ 3 𝑦 4 𝑧 4 π’Š + 6π‘₯ 5 𝑦 4 𝑧 6 𝒋

βˆ‡πœ†

6π‘₯𝑦2 0 πœ• πœ• =( 𝑖+ 𝑗+

βˆ‡Γ—A

a.

𝑖

𝑗

πœ• 2 2 3 2 πœ•π‘§ ] = 𝑖(π‘₯ 𝑧 ) βˆ’ 𝑗(3π‘₯ 𝑦𝑧 ) βˆ’ π‘˜(12π‘₯𝑦) π‘₯3 𝑦𝑧2

πœ•π‘¦

πœ•π‘₯

βˆ‡ Γ— (πœ†π‘©)

π‘˜

πœ• πœ•π‘¦

πœ• = [ πœ•π‘₯

πœ•

πœ•π‘§

𝑖

πœ•

=[

π‘˜) (βˆ’3π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 4 ) = βˆ’6π‘₯𝑦 3 𝑧 4 𝑖 βˆ’ 9π‘₯ 2 𝑦 2 𝑧 4 𝑗 βˆ’ 12π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 3 𝑗

π‘˜

πœ•

πœ•π‘₯ 3 4 4

πœ•

πœ•π‘§ ]

πœ•π‘¦ 5 4 6

βˆ’9π‘₯ 𝑦 𝑧

6π‘₯ 𝑦 𝑧

0

= 𝑖(βˆ’36π‘₯ 5 𝑦 4 𝑧 5 ) βˆ’ 𝑗(36π‘₯ 3 𝑦 4 𝑧 3 ) + π‘˜(30π‘₯ 4 𝑦 4 𝑧 6 + 36π‘₯ 3 𝑦 3 𝑧 4 )

d. βˆ‡ βˆ™ (βˆ‡ Γ— 𝑨) = (

πœ•

πœ•π‘₯

𝑖+

πœ•

𝑗+

πœ•π‘¦

e. βˆ‡2 πœ† = βˆ‡ βˆ™ βˆ‡πœ† dimana βˆ‡2 = πœ•

πœ•

πœ•

πœ•

πœ•π‘§

πœ•2

π‘˜) βˆ™ (π‘₯ 3 𝑧 2 𝑖 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑦𝑧 2 𝑗 βˆ’ 12π‘₯π‘¦π‘˜) = 3π‘₯ 2 𝑧 βˆ’ 3π‘₯ 2 𝑧 2 = 3π‘₯ 2 𝑧(1 βˆ’ 𝑧)

+ πœ•π‘₯ 2

πœ•2

πœ•π‘¦

2 +

πœ•2

πœ•π‘§ 2

menyatakan operator Laplacian.

βˆ‡ βˆ™ βˆ‡πœ† = (πœ•π‘₯ 𝑖 + πœ•π‘¦ 𝑗 + πœ•π‘§ π‘˜) βˆ™ (βˆ’6π‘₯𝑦 3 𝑧 4 𝑖 βˆ’ 9π‘₯ 2 𝑦 2 𝑧 4 𝑗 βˆ’ 12π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 3 ) = βˆ’6𝑦 3 𝑧 4 βˆ’ 18π‘₯ 2 𝑦𝑧 4 βˆ’ 36π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 2

Akan ditunjukkan βˆ‡2 πœ† = βˆ‡ βˆ™ βˆ‡πœ† Perhatikan bahwa: βˆ‡2 πœ†

=(

πœ•2

πœ•π‘₯ 2

πœ•

+

πœ•2

πœ•π‘¦ 2

+

πœ•2

πœ•π‘§ 2 πœ•

) (βˆ’3π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 4 ) = πœ•

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( (βˆ’3π‘₯ 2 𝑦 3 𝑧 4 )) + πœ•π‘₯

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