Aljabar Linear


Pengantar Sistem Pesamaan Linear 2 Variabel Sistem Persamaan Linear $n$ Variabel Matriks Matriks Bujur Sangkar Determinan Ruang Vektor Euclide Ruang Vektor Umum Tes Formatif

Matriks

Matriks $m \times n$ adalah suatu susunan bilangan yang terdiri atas $m$ baris dan $n$ kolom berbentuk \begin{equation} \begin{bmatrix} a_{11}&a_{12}&\cdots&a_{1n}\\ a_{21}&a_{22}&\cdots&a_{2n}\\ \vdots& \vdots&&\vdots \\ a_{m1}&a_{m2}&\cdots&a_{mn} \end{bmatrix} \label{defmatrix} \end{equation} Di dalam (\ref{defmatrix}), $a_{ij}$ dinanakan entri baris $i$ kolom $j$, dan $m \times n$ dinamakan ukuran matriks. Matriks sering dinyatakan dengan abjad kapital seperti $\mathbf{A}, \mathbf{B}, \mathbf{C}$, dan sebagainya. Kadang-kadang matriks dituliskan dengan menyertakan ukurannya, misalnya $\mathbf{A}_{m\times n}$ menyatakan matriks $\mathbf{A}$ dengan ukuran $m\times n$.

CONTOH. Matriks \begin{alignat*}{4} & \mathbf{A}= & \begin{bmatrix} 3&-2&0&\frac{1}{3}\\ 0&17&-9&5\\ -3&-6&1&8 \\ \end{bmatrix} \end{alignat*} memiliki $3$ baris dan $4$ kolom, oleh karena itu matriks $A$ mempunyai ukuran $3 \times 4$, juga biasa dituliskan $\mathbf{A}_{3 \times 4}$.
OPERASI JUMLAHAN MATRIKS. Diketahui matriks $A$ dan $B$ sebagai berikut: \begin{alignat*}{4} \mathbf{A}&= \begin{bmatrix} a_{11}&a_{12}&\cdots&a_{1n}\\ a_{21}&a_{22}&\cdots&a_{2n}\\ \vdots& \vdots&&\vdots \\ a_{m1}&a_{m2}&\cdots&a_{mn} \end{bmatrix} \qquad &\mathbf{B}&= \begin{bmatrix} b_{11}&b_{12}&\cdots&b_{1n}\\ b_{21}&b_{22}&\cdots&b_{2n}\\ \vdots& \vdots&&\vdots \\ b_{m1}&b_{m2}&\cdots&b_{mn} \end{bmatrix} \end{alignat*} Jumlah $\mathbf{A}$ dan $\mathbf{B}$ ditulis $\mathbf{A}+\mathbf{B}$, adalah matriks yang entri-entrinya $a_{ij}+b_{ij}$, yakni \begin{equation} \mathbf{A}+\mathbf{B}= \begin{bmatrix} a_{11}+b_{11}&a_{12}+b_{12}&\cdots&a_{1n}+b_{1n}\\ a_{21}+b_{21}&a_{22}+b_{22}&\cdots&a_{2n}+b_{2n}\\ \vdots& \vdots&&\vdots \\ a_{m1}+b_{m1}&a_{m2}+b_{m2}&\cdots&a_{mn}+b_{mn} \end{bmatrix} \label{summatrix} \end{equation}
CONTOH. Diketahui matriks berikut, \begin{alignat*}{3} \mathbf{A}&= \begin{bmatrix} 3&-2&1\\ 0&6&1\\ -4&2&12 \end{bmatrix} \qquad &\mathbf{B}&= \begin{bmatrix} 7&1&2\\ 5&0&6\\ -2&10&13 \end{bmatrix} . \end{alignat*} \begin{alignat*}{4} \mathbf{A}+\mathbf{B}= \begin{bmatrix} 3+7&-2+1&1+2\\ 0+5&6+0&1+6\\ -4+(-2)&2+10&12+13 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 10&-1&3\\ 5&6&7\\ -6&12&25 \end{bmatrix} \end{alignat*}
Diketahui matriks \begin{alignat*}{4} \mathbf{A}&= \begin{bmatrix} a_{11}&a_{12}&\cdots&a_{1n}\\ a_{21}&a_{22}&\cdots&a_{2n}\\ \vdots& \vdots&&\vdots \\ a_{m1}&a_{m2}&\cdots&a_{mn} \end{bmatrix} \end{alignat*} Perkalian bilangan $k$ dengan matriks $A$ dituliskan $kA$, adalah matriks yang entri-entrinya adalah $ka_{ij}$, yakni \begin{equation} k\mathbf{A}= \begin{bmatrix} ka_{11}&ka_{12}&\cdots&ka_{1n}\\ ka_{21}&ka_{22}&\cdots&ka_{2n}\\ \vdots& \vdots&&\vdots \\ ka_{m1}&ka_{m2}&\cdots&ka_{mn} \end{bmatrix} \label{skalarmatrix} \end{equation}

CONTOH. Diketahui matriks berikut, \begin{alignat*}{3} \mathbf{A}&= \begin{bmatrix} 1/2&-2&1&4\\ -3&2/3&6&-2\\ 9&-1&2&-1/5 \end{bmatrix} . \end{alignat*}
\begin{alignat*}{3} 3\mathbf{A}&= \begin{bmatrix} 3\cdot 1/2&3\cdot (-2)&3\cdot 1&3\cdot 4\\ 3\cdot (-3)&3\cdot 2/3&3\cdot 6&3\cdot (-2)\\ 3\cdot 9&3\cdot (-1)&3\cdot 2&3\cdot (-1/5) \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 3/2&-6&3&12\\ -9&2&18&-6\\ 27&-3&6&-3/5 \end{bmatrix} . \end{alignat*}

Notasi $-\mathbf{A}$ berarti $(-1)\mathbf{A}$. Oleh karena itu berdasarkan definisi perkalian bilangan dengan matriks, \begin{equation*} -\mathbf{A}= \begin{bmatrix} -a_{11}&-a_{12}&\cdots&-a_{1n}\\ -a_{21}&-a_{22}&\cdots&-a_{2n}\\ \vdots& \vdots&&\vdots \\ -a_{m1}&-a_{m2}&\cdots&-a_{mn} \end{bmatrix} \end{equation*} Dengan demikian, \[ \mathbf{A}-\mathbf{B} = \mathbf{A}+(-1)\mathbf{B}.\]

CONTOH. Diketahui \begin{alignat*}{3} \mathbf{A}&= \begin{bmatrix} 3&-2&1&4\\ 9&-1&2&5 \end{bmatrix} \qquad \text{dan}\qquad \mathbf{B}&= \begin{bmatrix} 1&1&-2&4\\ 3&3&2&-5 \end{bmatrix} \end{alignat*}
\begin{alignat*}{3} \mathbf{A}-\mathbf{B}&= \begin{bmatrix} 3-1&-2-1&1-(-2)&4-4\\ 9-3&-1-3&2-2&5-(-5) \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2&-3&3&0\\ 6&-4&0&10 \end{bmatrix} \end{alignat*}
CONTOH. Diketahui \begin{alignat*}{3} \mathbf{A}&= \begin{bmatrix} 2&1&4\\ -1&-3&7 \end{bmatrix} \qquad \text{dan}\qquad \mathbf{B}&= \begin{bmatrix} -2&1&3\\ 1&1&-3 \end{bmatrix} \end{alignat*}
\begin{alignat*}{3} 2\mathbf{A}-5\mathbf{B}&= \begin{bmatrix} 4&2&8\\ -2&-6&14 \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} -10&5&15\\ 5&5&-15 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&-3&-7\\ -7&-11&29 \end{bmatrix} . \end{alignat*}

Perkalian matriks

Diketahui matriks $A$ berukuran $m \times r$ dan matriks $B$ berukuran $r \times n$, yakni banyaknya kolom $A$ sama dengan banyaknya baris $B$. Hasil kali $AB$ adalah suatu matriks $C$ yang berukuran $m\times n$ dengan entri baris $i$ kolom $j$ nya adalah \begin{equation} c_{ij}=a_{i1}b_{1j}+a_{i2}b_{2j}+\cdots + a_{ir}b_{rj} \end{equation}
CONTOH. Diketahui \begin{alignat*}{4} \mathbf{A}= \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ 0&3 \end{bmatrix} \qquad \mathbf{B}= \begin{bmatrix} 4&5&8 \\ 5&7&2 \end{bmatrix} \end{alignat*} Perkalian $\mathbf{AB}$ dapat diuraikan sebagai berikut:

Baris pertama $\mathbf{A}$ dikali kolom pertama $\mathbf{B}$: \begin{alignat*}{4} \mathbf{AB}= \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ \bigcirc& \bigcirc \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 4&\bigcirc&\bigcirc \\ 5&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1\cdot 4+2\cdot 5&\bigcirc&\bigcirc \\ \bigcirc&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&\bigcirc&\bigcirc \\ \bigcirc&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} \end{alignat*}

Baris pertama $\mathbf{A}$ dikali kolom kedua $\mathbf{B}$: \begin{alignat*}{4} \mathbf{AB}= \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ \bigcirc& \bigcirc \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \bigcirc&5&\bigcirc \\ \bigcirc&7&\bigcirc \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&1\cdot 5+2\cdot 7&\bigcirc \\ \bigcirc&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&19&\bigcirc \\ \bigcirc&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} \end{alignat*}

Baris pertama $\mathbf{A}$ dikali kolom ketiga $\mathbf{B}$: \begin{alignat*}{4} \mathbf{AB}= \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ \bigcirc& \bigcirc \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \bigcirc&\bigcirc&8 \\ \bigcirc&\bigcirc&2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&19&1\cdot 8+2\cdot 2 \\ \bigcirc&\bigcirc& \bigcirc \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&19&12 \\ \bigcirc&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} \end{alignat*}

Baris kedua $\mathbf{A}$ dikali kolom pertama $\mathbf{B}$: \begin{alignat*}{4} \mathbf{AB}= \begin{bmatrix} \bigcirc& \bigcirc \\ 0& 3 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 4&\bigcirc&\bigcirc \\ 5&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&19&12 \\ 0\cdot 4+3\cdot 5&\bigcirc& \bigcirc \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 14&19&12 \\ 15&\bigcirc&\bigcirc \end{bmatrix} \end{alignat*}

Proses dilanjutkan dengan perkalian baris kedua $\mathbf{A}$ dengan kolom kedua $\mathbf{B}$, dan perkalian baris kedua $\mathbf{A}$ dengan kolom ketiga $\mathbf{B}$. Hasil akhir perkalian matriks ini adalah \begin{alignat*}{4} \mathbf{AB}= \begin{bmatrix} 14 & 19&12 \\ 15&21&6 \end{bmatrix} \end{alignat*}

CONTOH. Diketahui \begin{alignat*}{4} \mathbf{A}= \begin{bmatrix} 1 &1 \\ 0&1 \\ 1&0 \end{bmatrix} \qquad \mathbf{B}= \begin{bmatrix} 4&6&8&2 \\ 5&7&9&3 \end{bmatrix} \end{alignat*}
Hasil kali $\mathbf{AB}$ adalah \begin{alignat*}{4} \mathbf{AB}= \begin{bmatrix} 1\cdot 4+1 \cdot 5 &1 \cdot 6+1 \cdot 7& 1 \cdot 8 + 1 \cdot 9&1 \cdot 2+1 \cdot 3 \\ 0\cdot 4+1 \cdot 5&0 \cdot 6+1 \cdot 7& 0 \cdot 8+1 \cdot 9& 0 \cdot 2+1 \cdot 3 \\ 1 \cdot 4+0 \cdot 5&1 \cdot 6+0\cdot 7&1 \cdot8+0\cdot9&1\cdot2+0\cdot3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 9&13&17&5 \\ 5&7&9&3 \\ 4&6&8&2 \end{bmatrix} \end{alignat*}

Sedangkan perkalian $\mathbf{BA}$ tidak terdefinisi, sebab banyaknya kolom $\mathbf{B}$ tidak sama dengan banyaknya baris $\mathbf{A}$.