Persamaan Kuadrat
Materi Pertemuan 1–4: memahami bentuk persamaan, menemukan akar, dan menganalisis diskriminan.
Konsep dan Bentuk Umum Persamaan Kuadrat
1. Tujuan Pembelajaran
- Mengenali persamaan kuadrat satu variabel.
- Menentukan koefisien \(a\), \(b\), dan konstanta \(c\).
- Membedakan persamaan kuadrat lengkap dan tidak lengkap.
- Menghubungkan persamaan kuadrat dengan situasi sederhana.
2. Pengertian Persamaan Kuadrat
Persamaan kuadrat adalah persamaan satu variabel yang pangkat tertinggi variabelnya adalah dua. Bentuk umumnya:
Keterangan: \(a\) adalah koefisien \(x^2\), \(b\) adalah koefisien \(x\), dan \(c\) adalah konstanta. Syarat \(a\ne0\) wajib dipenuhi agar persamaan tersebut berderajat dua.
Pada persamaan \(2x^2-7x+3=0\), diperoleh \(a=2\), \(b=-7\), dan \(c=3\). Tanda negatif harus ikut diperhatikan.
3. Persamaan Kuadrat Lengkap dan Tidak Lengkap
| Jenis | Bentuk | Contoh |
|---|---|---|
| Lengkap | \(ax^2+bx+c=0\), \(b\ne0,c\ne0\) | \(x^2-5x+6=0\) |
| Tidak lengkap (\(b=0\)) | \(ax^2+c=0\) | \(x^2-9=0\) |
| Tidak lengkap (\(c=0\)) | \(ax^2+bx=0\) | \(x^2-4x=0\) |
| Tidak lengkap (\(b=0,c=0\)) | \(ax^2=0\) | \(3x^2=0\) |
4. Ilustrasi Kontekstual
Sebuah taman berbentuk persegi panjang memiliki lebar \(x\) meter dan panjang \(x+3\) meter. Luas taman dinyatakan:
Ilustrasi bentuk taman; ukuran sebenarnya bergantung pada nilai \(x\).
5. Contoh Soal dan Pembahasan
Diketahui: \(3x^2+2x-8=0\).
Ditanya: Nilai \(a,b,c\) dan jenis persamaan.
Pembahasan:
Menyelesaikan Persamaan Kuadrat dengan Pemfaktoran
1. Ide Dasar Pemfaktoran
Pemfaktoran adalah mengubah bentuk penjumlahan suku aljabar menjadi bentuk perkalian faktor-faktor. Kita menggunakan sifat hasil kali nol:
Artinya, jika hasil kali dua faktor sama dengan nol, setidaknya salah satu faktornya harus bernilai nol.
2. Langkah Pemfaktoran
2. Langkah-Langkah Pemfaktoran
Pemfaktoran dilakukan dengan mengubah bentuk penjumlahan suku menjadi perkalian beberapa faktor. Agar lebih mudah, kita perlu menemukan pasangan bilangan yang sesuai.
Untuk persamaan kuadrat:
Carilah dua bilangan, misalnya \(m\) dan \(n\), yang memenuhi:
Setelah menemukan kedua bilangan tersebut, pecah suku tengah \(bx\), kemudian lakukan pengelompokan.
3. Cara Menemukan Pasangan Faktor
Perhatikan contoh berikut:
Artinya, kita mencari dua bilangan yang jika dikalikan hasilnya 6 dan jika dijumlahkan hasilnya -5.
Langkah 3. Buat daftar pasangan faktor dari 6| Pasangan | Hasil kali | Jumlah |
|---|---|---|
| 1 dan 6 | 1 × 6 = 6 | 7 |
| -1 dan -6 | (-1) × (-6) = 6 | -7 |
| 2 dan 3 | 2 × 3 = 6 | 5 |
| -2 dan -3 | (-2) × (-3) = 6 | -5 |
Alasannya:
\[ (-2)\times(-3)=6 \] \[ (-2)+(-3)=-5 \]Kalikan kembali kedua faktor:
Hasil perkalian sama dengan persamaan awal. Jadi, pemfaktoran sudah benar.
4. Contoh Soal dan Pembahasan Detail
Diketahui:
\[ a=1,\quad b=-5,\quad c=6 \]Ditanya: Akar-akar persamaan.
Pembahasan:
5. Contoh Tambahan: Jika Koefisien a Tidak Sama dengan 1
Metode Pemfaktoran dengan Bentuk Dua Kurung
Selain metode pemisahan suku tengah, persamaan kuadrat dengan koefisien \(a\ne1\) dapat difaktorkan menggunakan bentuk dua kurung.
Dengan syarat:
\[ p+q=b \] \[ p\times q=a\times c \]Contoh Soal
Selesaikan persamaan:
Cari dua bilangan yang hasil kalinya 6 dan jumlahnya 7.
\[ x+3=0 \] \[ x_2=-3 \]
Contoh Kedua
Selesaikan:
Dua bilangan yang hasil kalinya 24 dan jumlahnya 10 adalah 4 dan 6.
Langkah 4. Masukkan ke bentuk dua kurung.- Jumlah \(p+q\) harus sama dengan \(b\).
- Hasil kali \(p\times q\) harus sama dengan \(a\times c\).
- Setelah membagi dengan \(a\), sederhanakan faktor dalam kurung.
- Pastikan hasil perkalian kembali menghasilkan persamaan semula.
7. Latihan Mandiri
- Faktorkan \(x^2-7x+12=0\), kemudian tentukan akar-akarnya.
- Selesaikan \(x^2+x-12=0\).
- Selesaikan \(2x^2+7x+3=0\) dengan pemisahan suku tengah.
- Selesaikan \(3x^2+10x+8=0\) dengan metode pengelompokan.
Melengkapkan Kuadrat Sempurna dan Rumus Kuadrat (ABC)
A. Metode Melengkapkan Kuadrat Sempurna
Metode ini mengubah persamaan kuadrat menjadi bentuk kuadrat sempurna, yaitu bentuk \((x+p)^2=q\). Untuk koefisien \(x^2\) sama dengan 1, tambahkan kuadrat setengah koefisien \(x\) pada kedua ruas.
Contoh 1 — Pembahasan Detail
Diketahui: \(a=1,\ b=-6,\ c=5\).
Ditanya: Nilai \(x\).
Pembahasan:
B. Rumus Kuadrat (Rumus ABC)
Rumus kuadrat dapat digunakan untuk menyelesaikan persamaan kuadrat, termasuk ketika pemfaktoran sulit dilakukan.
Pastikan persamaan sudah berbentuk \(ax^2+bx+c=0\), kemudian identifikasi nilai \(a\), \(b\), dan \(c\) beserta tandanya.
Contoh 2 — Pembahasan Detail
Diketahui: \(a=2,\ b=-4,\ c=-6\).
Ditanya: Akar-akar persamaan.
Pembahasan:
C. Memilih Metode Penyelesaian
| Metode | Cocok digunakan ketika |
|---|---|
| Pemfaktoran | Faktor persamaan mudah ditemukan. |
| Melengkapkan kuadrat | Ingin mengubah persamaan ke bentuk kuadrat sempurna. |
| Rumus ABC | Faktor sulit ditemukan atau ingin metode umum. |
D. Latihan Mandiri
- Selesaikan \(x^2-8x+7=0\) dengan melengkapkan kuadrat.
- Selesaikan \(3x^2+2x-1=0\) dengan rumus ABC.
- Selesaikan \(2x^2+3x-2=0\) menggunakan metode yang menurutmu paling tepat.
Diskriminan dan Jenis Akar Persamaan Kuadrat
1. Pengertian Diskriminan
Diskriminan adalah nilai yang digunakan untuk mengetahui jenis akar persamaan kuadrat tanpa harus mencari akar-akarnya terlebih dahulu.
2. Hubungan Diskriminan dengan Jenis Akar
2. Hubungan Diskriminan dengan Jenis Akar
Diskriminan digunakan untuk mengetahui jenis akar suatu persamaan kuadrat. Nilai diskriminan juga menunjukkan bagaimana grafik fungsi kuadrat berhubungan dengan sumbu-X.
Nilai diskriminan ditentukan dari koefisien \(a\), \(b\), dan \(c\).
A. Tabel Perbandingan Jenis Akar dan Grafik
Perhatikan ketiga kondisi berikut. Setiap kondisi mempunyai karakteristik akar dan bentuk grafik yang berbeda.
| Kondisi | Gambar Grafik | Karakteristik dan Contoh |
|---|---|---|
| D > 0 |
Memotong sumbu-X di dua titik. |
Dua akar real berbeda.
|
| D = 0 |
Menyinggung sumbu-X di satu titik. |
Dua akar real kembar.
|
| D < 0 |
Tidak memotong sumbu-X. |
Dua akar kompleks konjugat.
|
B. Pembahasan Menemukan Akar pada Setiap Kondisi
Setelah memahami hubungan diskriminan dengan jenis akar, sekarang kita akan mempelajari cara menentukan akar-akar persamaan kuadrat dan menghubungkannya dengan grafik fungsi kuadrat.
1. Jika D > 0: Dua Akar Real Berbeda
Contoh soal:
Tentukan akar-akar persamaan kuadrat berikut dan gambarkan grafik fungsinya.
- Nilai diskriminan.
- Jenis akar persamaan.
- Akar-akar persamaan.
- Hubungan akar dengan grafik fungsi.
Langkah 1. Hitung diskriminan
Gunakan rumus diskriminan:
Langkah 2. Tentukan jenis akar
Karena nilai diskriminan positif, yaitu \(D=1>0\), persamaan mempunyai dua akar real yang berbeda.
Langkah 3. Gunakan rumus ABC
Langkah 4. Tentukan kedua akar
Langkah 5. Gambarkan grafik fungsi kuadrat
Persamaan kuadrat di atas dapat ditulis sebagai fungsi:
Untuk memahami grafik, perhatikan beberapa titik berikut.
| Nilai x | Perhitungan f(x) | Titik (x,y) |
|---|---|---|
| 0 | 6 | (0,6) |
| 1 | 2 | (1,2) |
| 2 | 0 | (2,0) |
| 2,5 | -0,25 | (2,5; -0,25) |
| 3 | 0 | (3,0) |
| 4 | 2 | (4,2) |
Grafik skematis: parabola terbuka ke atas dan memotong sumbu-X pada titik (2,0) dan (3,0).
Langkah 6. Analisis grafik
- Grafik terbuka ke atas karena \(a=1\) bernilai positif.
- Grafik memotong sumbu-X di dua titik.
- Titik potong sumbu-X adalah \((2,0)\) dan \((3,0)\).
- Kedua titik tersebut sesuai dengan akar \(x=2\) dan \(x=3\).
Karena \(D>0\), persamaan mempunyai dua akar real berbeda. Grafik fungsi kuadrat memotong sumbu-X di dua titik.
\[ \boxed{x_1=3,\quad x_2=2} \]2. Jika D = 0: Dua Akar Real Kembar
Contoh soal:
Tentukan akar-akar persamaan berikut dan gambarkan grafik fungsinya.
- Nilai diskriminan.
- Jenis akar persamaan.
- Akar-akar persamaan.
- Hubungan akar dengan grafik fungsi.
Langkah 1. Hitung diskriminan
Langkah 2. Tentukan jenis akar
Karena \(D=0\), persamaan mempunyai dua akar real yang nilainya sama atau disebut akar kembar.
Langkah 3. Gunakan rumus ABC
Langkah 4. Tentukan akar
Langkah 5. Gambarkan grafik fungsi kuadrat
Persamaan di atas dapat ditulis sebagai fungsi:
Untuk membuat grafik, perhatikan tabel nilai berikut.
| Nilai x | Perhitungan f(x) | Titik (x,y) |
|---|---|---|
| 0 | 4 | (0,4) |
| 1 | 1 | (1,1) |
| 2 | 0 | (2,0) |
| 3 | 1 | (3,1) |
| 4 | 4 | (4,4) |
Grafik menyinggung sumbu-X tepat di titik (2,0), tanpa melewati sumbu-X.
Langkah 6. Analisis grafik
- Grafik terbuka ke atas karena \(a=1\) positif.
- Grafik hanya menyinggung sumbu-X pada satu titik.
- Titik singgungnya adalah \((2,0)\).
- Nilai akar \(x=2\) muncul dua kali atau merupakan akar kembar.
Karena \(D=0\), persamaan mempunyai dua akar real kembar. Grafik fungsi kuadrat menyinggung sumbu-X di satu titik.
\[ \boxed{x_1=x_2=2} \]3. Jika D < 0: Dua Akar Kompleks Konjugat
Contoh soal:
Tentukan akar-akar persamaan berikut dan gambarkan grafik fungsinya.
- Nilai diskriminan.
- Jenis akar persamaan.
- Akar-akar persamaan.
- Hubungan akar dengan grafik fungsi.
Langkah 1. Hitung diskriminan
Langkah 2. Tentukan jenis akar
Karena \(D=-16<0\), persamaan tidak mempunyai akar real. Persamaan mempunyai dua akar kompleks konjugat.
Langkah 3. Pahami bilangan imajiner
Bilangan imajiner didefinisikan dengan:
Langkah 4. Gunakan rumus ABC
Langkah 5. Tentukan kedua akar kompleks
Langkah 6. Gambarkan grafik fungsi kuadrat
Persamaan di atas dapat ditulis sebagai fungsi:
Untuk membantu menggambar grafik, kita dapat mengubahnya menjadi bentuk kuadrat sempurna:
Dari bentuk tersebut dapat diketahui bahwa titik minimum berada di \((-1,4)\).
| Nilai x | Perhitungan f(x) | Titik (x,y) |
|---|---|---|
| -3 | 8 | (-3,8) |
| -2 | 5 | (-2,5) |
| -1 | 4 | (-1,4) |
| 0 | 5 | (0,5) |
| 1 | 8 | (1,8) |
Grafik terbuka ke atas dan seluruh bagiannya berada di atas sumbu-X. Titik minimumnya adalah (-1,4).
Langkah 7. Analisis grafik
- Grafik terbuka ke atas karena \(a=1\) positif.
- Titik minimum berada di \((-1,4)\).
- Nilai minimum fungsi adalah 4.
- Grafik tidak memotong atau menyinggung sumbu-X.
- Hal ini sesuai dengan hasil \(D<0\), yaitu tidak ada akar real.
Karena \(D<0\), persamaan tidak mempunyai akar real, tetapi mempunyai dua akar kompleks konjugat. Grafik fungsi kuadrat tidak memotong sumbu-X.
\[ \boxed{x_1=-1+2i,\quad x_2=-1-2i} \]C. Perbandingan Ketiga Contoh
| Karakteristik | D > 0 | D = 0 | D < 0 |
|---|---|---|---|
| Persamaan | \(x^2-5x+6=0\) | \(x^2-4x+4=0\) | \(x^2+2x+5=0\) |
| Diskriminan | 1 | 0 | -16 |
| Jenis akar | Real berbeda | Real kembar | Kompleks konjugat |
| Akar | 2 dan 3 | 2 dan 2 | -1 + 2i dan -1 - 2i |
| Grafik | Memotong dua titik | Menyinggung satu titik | Tidak memotong |
Pada kondisi \(D=0\), terdapat dua akar jika dihitung berdasarkan kelipatannya, tetapi hanya satu nilai akar yang berbeda.
Pada kondisi \(D<0\), grafik fungsi kuadrat tidak memiliki titik potong dengan sumbu-X karena tidak terdapat penyelesaian real untuk \(f(x)=0\).
6. Ringkasan Visual Jenis Akar
Dua akar real berbeda.
Grafik memotong sumbu-X dua kali.
Dua akar real kembar.
Grafik menyinggung sumbu-X.
Dua akar kompleks konjugat.
Grafik tidak memotong sumbu-X.
7. Latihan Penalaran
- Tanpa mencari akar, tentukan jenis akar \(2x^2-4x+2=0\).
- Tentukan nilai \(m\) agar \(x^2+mx+9=0\) mempunyai akar kembar.
- Apakah \(x^2+4x+8=0\) mempunyai akar real? Buktikan dengan diskriminan.
Rangkuman Pertemuan 1–4
| Pertemuan | Pokok materi | Hal penting |
|---|---|---|
| 1 | Konsep persamaan kuadrat | Bentuk umum dan koefisien \(a,b,c\). |
| 2 | Pemfaktoran | Gunakan sifat hasil kali nol. |
| 3 | Melengkapkan kuadrat dan rumus ABC | Dua metode untuk menemukan akar. |
| 4 | Diskriminan | Menentukan jenis akar melalui nilai \(D\). |
- Persamaan kuadrat memiliki pangkat tertinggi dua.
- Akar persamaan dapat dicari dengan pemfaktoran, melengkapkan kuadrat, atau rumus ABC.
- Diskriminan membantu mengenali jenis akar sebelum akar dihitung.
- Akar real berkaitan dengan titik potong grafik fungsi kuadrat pada sumbu-X.
Asesmen Akhir Materi
- Tentukan \(a,b,c\) dari \(4x^2-3x-7=0\).
- Selesaikan \(x^2-9x+20=0\) dengan pemfaktoran.
- Selesaikan \(x^2-4x-1=0\) dengan rumus ABC.
- Tentukan diskriminan dan jenis akar \(3x^2+6x+3=0\).
- Tentukan diskriminan dan akar kompleks \(x^2-2x+5=0\).
Komentar
Posting Komentar