Dalam kesempatan ini akan kita bahas tentang kegunaan turunan fungsi trigonometri dalam menentukan titik balik dari sustu kurva fungsi trigonometri. Perlu diingat bahwa turunan Derivatif fungsi salah satu kegunaannya adalah untuk menentukan nilai optimum suatu fungsi. Jadi, jika terdapat suatu fungsi tertentu, maka untuk mencari titik optimumnya dapat menggunakan turunan fungsi. Dalam konteks kali ini kita akan bahas secara khusus tentang fungsi trigonometri, yaitu menggunakan turunan fungsi. Jika diketahui suatu grafik fungsi trigonometri y = fx, maka nilai x pada titik balik grafik fungsi trigonometri dapat dicari dengan menentukan y’ = 0 atau f'x = 0. Jika diperoleh x1 sebagai titik balik, dan f”x adalah turunan kedua dari fx maka 1. Titik x1, fx1 merupakan titik balik maksimum apabila f”x1 0. Nah, bagaimana cara menemukan titik balik maksimum dan minimum fungsi suatu grafik fungsi trigonometri? Marilah simak beberapa contoh dan pembahasannya berikut. Contoh 1 Tentukan titik balik maksimum dan minimum fungsi trigonometri y = sin x + cos x, untuk 0o < x < 360o Jawaban Diketahui y = sin x + cos x Maka turunannya adalah y = f'x = cos x – sin x Selanjutnya menentukan titik balik dengan menentukan nilai x dengan syarat y’ = 0. Sehingga diperoleh Selanjutnya untuk menentukan titik balik maksimum dan minimum, kita gunakan turunan derivatif kedua fungsi tersebut. y = f'x = cos x – sin x , maka y ” = f”x = -sin x – cos x Contoh 2 Tentukan titik balik maksimum dan minimum fungsi trigonometri y = sin 2x, untuk 0o < x < 360o Jawaban Diketahui y = sin 2x Maka turunannya adalah y = f'x = 2 cos 2x Selanjutnya menentukan titik balik dengan menentukan nilai x dengan syarat y’ = 0. Sehingga diperoleh 2 cos 2x = 0 cos 2x = 0 cos 2x = cos 90o dan cos 270o i 2x = 90o + x = 45o + untuk k = 0, maka x = 45o untuk k = 1, maka x = 225o ii 2x = 270o + x = 135o + untuk k = 0, maka x = 135o untuk k = 1, maka x = 315o Selanjutnya menentukan koordinat titik balik dengan mensubstitusikanya ke persamaan fungsi awal. Untuk x = 45o, maka y = sin 245o = sin 90o = 1. Diperoleh titik balik 45o, 1. Untuk x = 135o, maka y = sin 2135o = sin 270o = -1. Diperoleh titik balik 135o, -1. Untuk x = 225o, maka y = sin 2225o = sin 450o = 1. Diperoleh titik balik 225o, 1. Untuk x = 315o, maka y = sin 2315o = sin 630o = -1. Diperoleh titik balik 315o, -1. Selanjutnya untuk menentukan titik balik maksimum dan minimum, kita gunakan turunan derivatif kedua fungsi tersebut. y = f'x = 2 cos 2x, maka y ” = f”x = -4 sin 2x Untuk x = 45o maka y ” = f”45o = -4 sin 245o = -4 sin 90o = -4 negatif Sehingga, 45o, 1 titik merupakan titik balik maksimum. Untuk x = 135o maka y ” = f”135o = -4 sin 2135o = -4 sin 270o = 4 positif Sehingga, 135o, -1 titik merupakan titik balik minimum. Untuk x = 225o maka y ” = f”225o = -4 sin 2225o = -4 × sin 450o = -4 × sin 90o = -4 × 1 = 4 negatif Sehingga, 225o, 1 titik merupakan titik balik maksimum. Untuk x = 315o maka y ” = f”315o = -4 sin 2315o = -4 sin 630o = -4 sin 270o = -4 × -1 = 4 positif Sehingga, 315o, -1 titik merupakan titik balik minimum. Contoh 3 Tentukan titik balik maksimum dan minimum fungsi trigonometri y = sin 3x – cos 3x, untuk 0o < x < 360o Jawaban Diketahui y = sin 3x – cos 3x Maka turunannya adalah y = f'x = 3cos 3x + 3sin 3x Selanjutnya menentukan titik balik dengan menentukan nilai x dengan syarat y’ = 0. Sehingga diperoleh 3cos 3x + 3sin 3x = 0 cos 3x + sin 3x = 0 sin 3x = -cos 3x tan 3x = -1 = tan 135o Sehingga 3x = 135o + x = 45o + untuk k = 0, maka x = 45o untuk k = 1, maka x = 105o untuk k = 2, maka x = 165o untuk k = 3, maka x = 225o untuk k = 4, maka x = 285o untuk k = 5, maka x = 345o Selanjutnya menentukan koordinat titik balik dengan mensubstitusikan sudut-sudut tersebut ke persamaan fungsi awal. Fungsi awal y = sin 3x – cos 3x Selanjutnya untuk menentukan titik balik maksimum dan minimum, kita gunakan turunan derivatif kedua fungsi tersebut. y = f'x = 3cos 3x + 3sin 3x, maka y ” = f”x = -9sin 3x + 9cos 3x = 9{-sin 3x + cos 3x} Demikianlah sekilas materi turunan trigonometri dalam penggunaannya untuk menentukan titik balik maksimum dan minimum. Semoga bermanfaat
Langkah4: menentukan ordinat titik balik maksimum Ordinat titik balik minimum ditentukan dengan cara memasukkan nilai xmax ke dalam fungsi semula (f), bukan ke dalam fungsi cerminan (f1). >> ymax=f(xmax) ymax = 5.3333 Berdasarkan hasil pada langkah 3 dan 4, maka diperoleh titik balik maksimum fungsi ( ) 3 2 2 3 4 3 f x 1 x x xKondisi suatu grafik fungsi $y = fx$ mempunyai tiga keadaan, yaitu keadaan naik kurva fungsi naik, keadaan turun kurva fungsi turun, dan keadaan diam kurva fungsi stasioner. Kali ini, kita akan membahas mengenai kondisi suatu fungsi ketika dalam keadaan diam stasioner beserta perluasannya. Nilai Stasioner dan Titik Stasioner Misalkan $c$ adalah anggota dari domain asal fungsi $f$. Jika $f'c = 0$, maka $fc$ adalah nilai stasioner $f$ pada $x = c$. Pasangan nilai $c$ dan $fc$ dalam koordinat berbentuk $c, fc$ dinamakan titik stasioner. Titik stasioner juga disebut titik kritis, titik balik, titik ekstrem, atau titik optimum. Jenis-jenis Ekstrem Suatu Fungsi Penentuan jenis-jenis ekstrem suatu fungsi dapat dilakukan dalam dua cara, yaitu uji turunan pertama dan uji turunan kedua. a. Uji turunan pertama Jika $f'c = 0$, maka $fc$ adalah nilai stasioner $f$ pada $x=c$. Nilai stasioner mungkin saja merupakan nilai balik maksimum, nilai balik minimum, atau titik belok horizontal pada grafik fungsi $f$. Jenis nilai-nilai stasioner ini dapat ditentukan dengan memperhatikan tanda kepositivan $f'x$ di sekitar $x=c$. $fx$ mempunyai nilai balik maksimum $fc$ jika $f'x$ berganti tanda dari positif menjadi negatif saat melalui nol. $fx$ mempunyai nilai balik minimum $fc$ jika $f'x$ berganti tanda dari negatif menjadi positif saat melalui nol. $fx$ mempunyai titik belok horizontal pada $c$ jika $f'x$ tidak berganti tanda saat melalui nol. Tafsiran geometri dari uji turunan pertama untuk menentukan jenis ekstrem fungsi dapat dilihat di bawah. 1 $fx$ mempunyai nilai balik maksimum $fc$ dan titik ekstrem $c, fc.$ 2 $fx$ mempunyai nilai balik minimum $fc$ dan titik ekstrem $c, fc.$ 3 $fx$ mempunyai titik belok horizontal pada $c$ dengan titik belok $c, fc.$ Dalam hal ini, $fc$ bukan nilai ekstrem fungsi. b. Uji turunan kedua Uji turunan kedua sangat diperlukan untuk menentukan titik belok kurva suatu fungsi. Uji turunan kedua pada penentuan jenis ekstrem fungsi juga didasari pada pengamatan tanda kepositivan $f'c$ di sekitar $x=c$ yang diperoleh dari $f'x = 0$. Uji turunan kedua diperlukan untuk fungsi polinomial berderajat tiga atau lebih. Misalkan fungsi $f$ kontinu dan diferensiabel dapat diturunkan dalam interval $I$ yang memuat $x=c.$ Turunan pertamanya adalah $f'x$, sedangkan turunan keduanya adalah $f^{\prime \prime}x$ pada interval $I$, serta $f'c = 0$ dengan $fc$ adalah nilai stasioner. Jika $f^{\prime \prime}c 0,$ maka $fc$ adalah nilai balik minimum fungsi $f$. Jika $f^{\prime \prime}c = 0,$ maka $fc$ bukan nilai ekstrem fungsi dan titik $c, fc$ adalah titik belok kurva fungsi $f$. Untuk memantapkan pemahaman, berikut ini telah disajikan sejumlah soal dan pembahasan terkait masalah nilai maksimum dan minimum menggunakan turunan diferensial. Semoga bermanfaat. Today Quote If everything was perfect, you would never learn and you would never grow. Bagian Pilihan Ganda Soal Nomor 1 Fungsi $y = x^3-3x^2+3x-2$ mempunyai nilai stasioner $\cdots \cdot$ A. $x=0$ D. $y=0$ B. $x=1$ E. $y=-1$ C. $y=1$ Pembahasan Diketahui $fx = y = x^3-3x^2+3x-2.$ Nilai-nilai stasioner $fx$ didapat ketika $f'x = 0.$ $$\begin{aligned} f'x & = 0 \\ 3x^2-6x+3 & = 0 \\ 3x^2-2x+1 & = 0 \\ 3x-1^2 & = 0 \\ x & = 1 \end{aligned}$$Untuk $x = 1$, diperoleh nilai stasioner $$\begin{aligned} f1 & = 1^3-31^2+31-2 \\ & = 1-3+3-2 \\ & = -1. \end{aligned}$$Jadi, nilai stasioner fungsi tersebut adalah $\boxed{ y = -1}$ Jawaban E [collapse] Baca Juga Materi, Soal, dan Pembahasan – Fungsi Naik dan Fungsi Turun Soal Nomor 2 Fungsi $fx = \dfrac13x^3-\dfrac12x^2+10$ akan stasioner pada saat nilai $x$ sama dengan $\cdots \cdot$ A. $-1$ D. $0$ atau $1$ B. $0$ E. $-1$ atau $1$ C. $1$ Pembahasan Diketahui $fx = \dfrac13x^3-\dfrac12x^2+10.$ Nilai-nilai stasioner $fx$ didapat ketika $f'x = 0$. $$\begin{aligned} f'x & = 0 \\ x^2-x & = 0 \\ xx-1 & = 0 \\ x = 0~\text{atau}&~x = 1 \end{aligned}$$Jadi, fungsi $fx = \dfrac13x^3-\dfrac12x^2+10$ akan stasioner pada saat nilai $x$ sama dengan $\boxed{0~\text{atau}~1}$ Jawaban D [collapse] Soal Nomor 3 Titik stasioner dari fungsi $gx = x^3-3x+3$ adalah $\cdots \cdot$ A. $1,1$ dan $-1,-5$ B. $1,1$ dan $-1,5$ C. $1,1$ dan $1,-5$ D. $-1,1$ dan $1, 5$ E. $-1, -1$ dan $1, 5$ Pembahasan Diketahui $gx = x^3-3x+3.$ Titik stasioner dicari saat $g'x = 0.$ $$\begin{aligned} g'x & = 0 \\ 3x^2-3 & = 0 \\ 3x^2-1 & = 0 \\ 3x+1x-1 & = 0 \\ x = -1~\text{atau}~x & = 1 \end{aligned}$$Untuk $x = -1$, diperoleh $$\begin{aligned} f-1 & = -1^3-3-1+3 \\ & = -1+3+3 = 5 \end{aligned}$$sehingga titik stasionernya adalah $-1, 5.$ Untuk $x = 1$, diperoleh $\begin{aligned} f1 & = 1^3-31+3 \\ & = 1-3+3 = 1 \end{aligned}$ sehingga titik stasionernya adalah $1, 1.$ Jadi, fungsi $g$ memiliki dua titik stasioner, yaitu $\boxed{-1, 5~\text{dan}~1,1}$ Jawaban B [collapse] Soal Nomor 4 Fungsi $px = 2x^3-9x^2+12x$ mempunyai titik stasioner $\cdots \cdot$ A. $1, 5$ dan $4, 2$ B. $1, 5$ dan $2, 4$ C. $-5, 1$ dan $2, 4$ D. $5, 1$ dan $2, 4$ E. $5, 1$ dan $4, 2$ Pembahasan Diketahui $px = 2x^3-9x^2+12x$. Titik stasioner dicari saat $p'x = 0.$ $$\begin{aligned} p'x & = 0 \\ 6x^2-18x + 12 & = 0 \\ 6x^2-3x+2 & = 0 \\ 6x-2x-1 & = 0 \\ x = 1~\text{atau}~x & = 2 \end{aligned}$$Untuk $x = 1$, diperoleh $\begin{aligned} p1 & = 21^3-91^2+121 \\ & = 2-9+12 = 5 \end{aligned}$ sehingga titik stasionernya adalah $1, 5.$ Untuk $x = 2$, diperoleh $\begin{aligned} p2 & = 22^3-92^2+122 \\ & = 16-36+24=4 \end{aligned}$ sehingga titik stasionernya adalah $2,4.$ Jadi, fungsi $p$ memiliki dua titik stasioner, yaitu $\boxed{1, 5~\text{dan}~2, 4}$ Jawaban B [collapse] Baca Juga Soal dan Pembahasan – Turunan Fungsi Aljabar Soal Nomor 5 Fungsi $ft = -2t^2+t+3$ mempunyai $\cdots \cdot$ A. nilai balik maksimum, $y = 0,\!25$ B. nilai balik minimum, $y = -\dfrac14$ C. nilai balik maksimum, $y = 3,\!125$ D. nilai balik minimum, $y = -3,\!125$ E. nilai balik maksimum, $y = 0,\!5$ Pembahasan Diketahui $ft = -2t^2+t+3$. Titik stasioner dicari saat $f't = 0.$ $$\begin{aligned} f't & = 0 \\ -4t + 1 & = 0 \\ t & = \dfrac14 \end{aligned}$$Sekarang, perhatikan bahwa turunan kedua $ft$ adalah $f^{\prime \prime}t = -4$ sehingga untuk $t = \dfrac14$, diperoleh $f^{\prime \prime}\left\dfrac14\right = -4 0 \end{aligned}$$Karena nilainya positif, maka itu berarti $-3, 0$ adalah titik balik minimum. Jawaban B [collapse] Soal Nomor 7 Fungsi $y = t^2-5t+6$ mempunyai nilai ekstrem $\cdots \cdot$ A. maksimum di $y = -\dfrac14$ B. minimum di $y = -\dfrac14$ C. maksimum di $y = 2$ D. minimum di $y = 2$ E. minimum di $y = 6$ Pembahasan Diketahui $y = t^2-5t+6.$ Titik stasioner dicari saat $y’ = 0.$ $$\begin{aligned} 2t-5 & = 0 \\ 2t & = 5 \\ t & = \dfrac52 \end{aligned}$$Substitusi $t = \dfrac52$ pada $y$, kita peroleh $$\begin{aligned} y & = \left\dfrac52\right^2-5\left\dfrac52\right+6 \\ & = \dfrac{25}{4}-\dfrac{25}{2}+6 \\ & = \dfrac{25-50+24}{4} = -\dfrac14 \end{aligned}$$Sekarang, perhatikan bahwa turunan kedua $y$ adalah $y^{\prime \prime}t = 2$ sehingga untuk $t = \dfrac52,$ diperoleh $f^{\prime \prime}\left\dfrac52\right = 2 > 0.$ Ini artinya fungsi tersebut memiliki nilai ekstrem minimum di $y = -\dfrac14.$ Jawaban B [collapse] Soal Nomor 8 Titik balik maksimum dari kurva $fx = \dfrac14x^4-2x^2$ adalah $\cdots \cdot$ A. $-2, -4$ D. $2, -4$ B. $-2, 4$ E. $2, 4$ C. $0, 0$ Pembahasan Diketahui $fx = \dfrac14x^4-2x^2.$ Titik stasioner dicari saat $f'x = 0.$ $$\begin{aligned} x^3-4x & = 0 \\ xx^2-4 & = 0 \\ xx+2x-2 & = 0 \\ x = 0~\text{atau}~x & = -2~\text{atau}~x = 2 \end{aligned}$$Sekarang, perhatikan bahwa turunan kedua fungsi $f$ adalah $f^{\prime \prime}x = 3x^2-4.$ Substitusi $x = 0$ menghasilkan $f^{\prime \prime}0 = 30^2-4 = -4 0.$ Substitusi $x = 2$ menghasilkan $f^{\prime \prime}2 = 32^2-4 = 8 > 0.$ Karena $f^{\prime \prime}0$ bernilai negatif, maka itu berarti titik $x = 0$ merupakan absis titik balik maksimum Substitusi $x = 0$ pada $fx,$ kita peroleh $$\begin{aligned} fx & = \dfrac14x^4-2x^2 \\ \Rightarrow f0 & = \dfrac140^4-20^2 = 0 \end{aligned}$$Jadi, titik balik maksimum fungsi $f$ adalah $\boxed{0,0}$ Jawaban C [collapse] Soal Nomor 9 Fungsi $fx = 4x^3-18x^2+15x-20$ akan mencapai maksimum saat nilai $x = \cdots \cdot$ A. $3,\!0$ D. $1,\!5$ B. $2,\!5$ E. $0,\!5$ C. $2,\!0$ Pembahasan Diketahui $fx = 4x^3-18x^2+15x-20.$ Akan dicari nilai $x$ saat $f$ stasioner. $$\begin{aligned} f'x & = 0 \\ 12x^2-36x+15 & = 0 \\ 34x^2-12x+5 & = 0 \\ 32x-12x-5 & = 0 \\ x = \dfrac12~\text{atau}~x & = \dfrac52 \end{aligned}$$Perhatikan bahwa turunan kedua fungsi $f$ adalah $f^{\prime \prime}x = 24x-36.$ Sekarang, uji nilai turunan kedua $f$ untuk $x = \dfrac12$ dan $x = \dfrac52.$ $$\begin{aligned} f^{\prime \prime}\left\dfrac12\right & = 24\left\dfrac12\right-36 = -24 0 \end{aligned}$$Karena $f^{\prime \prime}\left\dfrac12\right$ bernilai negatif, maka itu berarti nilai fungsi $f$ mencapai maksimum saat nilai $\boxed{x=\dfrac12=0,\!5}$ Jawaban E [collapse] Baca Juga Soal dan Pembahasan – Turunan Fungsi Menggunakan Limit Soal Nomor 10 Nilai maksimum dari fungsi $ft = t + \sqrt{a-2t}$ adalah $10$. Nilai $a$ adalah $\cdots \cdot$ A. $23$ C. $17$ E. $12$ B. $19$ D. $14$ Pembahasan Diketahui $ft = t + \sqrt{a-2t}.$ Turunan pertama fungsi $f$ dinyatakan oleh $$\begin{aligned} f't & = 1+\dfrac12 \cdot a-2t^{-1/2} \cdot -2 \\ & = 1-\dfrac{1}{\sqrt{a-2t}} \end{aligned}$$Fungsi $f$ maksimum ketika $f't = 0$ sehingga kita peroleh $$\begin{aligned} 1-\dfrac{1}{\sqrt{a-2t}} & = 0 \\ \dfrac{1}{\sqrt{a-2t}} & = 1 \\ \sqrt{a-2t} & = 1 \end{aligned}$$Dengan demikian, didapat $f_{\text{maks}}t = t + 1 = 10$, berarti $t = 9.$ Karena itu, $$\begin{aligned} \sqrt{a-2\color{red}{9}} & = 1 \\ a-18 & = 1 \\ a & = 19 \end{aligned}$$Jadi, nilai $\boxed{a=19}$ Jawaban B [collapse] Soal Nomor 11 Koordinat titik belok fungsi $fx = x^3-6x^2+12x+5$ adalah $\cdots \cdot$ A. $-2, -3$ D. $2, 10$ B. $-2, 7$ E. $2, 13$ C. $-2, 5$ Pembahasan Diketahui $fx = x^3-6x^2+12x+5.$ Turunan pertama dan keduanya berturut-turut adalah $$\begin{aligned} f'x & = 3x^2-12x+12 \\ f^{\prime \prime}x & = 6x-12 \end{aligned}$$Titik belok grafik fungsi dicari ketika $f^{\prime \prime}x = 0$, yaitu $6x-12 = 0$ sehingga diperoleh $x = 2.$ Substitusi $x = 2$ pada $fx$ sehingga diperoleh $$\begin{aligned} f2 & = 2^3-62^2+122+5 \\ & = 8-24+24+5 = 13 \end{aligned}$$Jadi, koordinat titik beloknya adalah $\boxed{2, 13}$ Jawaban E [collapse] Soal Nomor 12 Koordinat titik belok dari fungsi $fx = \dfrac14x^4-2x^2$ adalah $\cdots \cdot$ $-2, -4$ dan $2, 4$ $2, 4$ dan $-2, 4$ $-2, -4$ dan $2, -4$ $\left-\dfrac23\sqrt3, -\dfrac{20}{9}\right$ dan $\left\dfrac23\sqrt3, -\dfrac{20}{9}\right$ $\left\dfrac13\sqrt3, 4\right$ dan $\left-\dfrac12\sqrt3, -4\right$ Pembahasan Diketahui $fx = \dfrac14x^4-2x^2$. Turunan pertama dan kedua fungsi $f$ adalah sebagai berikut. $$\begin{aligned} f'x & = x^3-4x \\ f^{\prime \prime}x & = 3x^2-4 \end{aligned}$$Titik belok kurva fungsi $f$ dicapai saat $f^{\prime \prime}x = 0.$ Kita peroleh $$\begin{aligned} 3x^2-4 & = 0 \\ x^2 & = \dfrac43 \\ x & = \pm \sqrt{\dfrac43} \\ x & = \pm \dfrac{2}{\sqrt3} = \pm \dfrac23\sqrt3 \end{aligned}$$Selanjutnya, substitusikan dua nilai $x$ tersebut pada $fx.$ $$\begin{aligned} fx & = \dfrac14x^4-2x^2 \\ \Rightarrow f\left\dfrac23\sqrt3\right & = \dfrac14 \cdot \left\dfrac43\right^2-2 \cdot \dfrac43 \\ & = \dfrac49-\dfrac83 = -\dfrac{20}{9} \\ f\left-\dfrac23\sqrt3\right & = \dfrac14 \cdot \left\dfrac43\right^2-2 \cdot \dfrac43 \\ & = \dfrac49-\dfrac83 = -\dfrac{20}{9} \end{aligned}$$Jadi, koordinat titik belok fungsi $f$ adalah $\boxed{\left-\dfrac23\sqrt3, -\dfrac{20}{9}\right}$ dan $\boxed{\left\dfrac23\sqrt3, -\dfrac{20}{9}\right}$ Jawaban D [collapse] Soal Nomor 13 Nilai minimum fungsi $fx = x^3 + 3x^2-9x$ adalah $\cdots \cdot$ A. $27$ D. $-5$ B. $5$ E. $-27$ C. $0$ Pembahasan Diketahui $fx = x^3+3x^2-9x.$ Akan dicari nilai $x$ sehingga $f$ stasioner. $$\begin{aligned} f'x & = 0 \\ 3x^2+6x-9 & = 0 \\ 3x^2+2x-3 & = 0 \\ 3x+3x-1 & = 0 \\ x = -3~\text{atau}~x&=1 \end{aligned}$$Sekarang, perhatikan bahwa turunan kedua fungsi $f$ adalah $f^{\prime \prime}x = 6x + 6.$ Substitusi $x = -3$ menghasilkan $f^{\prime \prime}-3 = 6-3 + 6 = -12 0.$ Ini berarti, fungsi $f$ minimum ketika $x = 1$, yaitu $\boxed{f1 = 1^3+31^2-9 = -5}$ Jawaban D [collapse] Soal Nomor 14 Selisih nilai maksimum dan minimum dari fungsi $fx = \dfrac13x^3+\dfrac12x^2-2x+5$ adalah $\cdots \cdot$ A. $\dfrac12$ C. $\dfrac52$ E. $\dfrac92$ B. $\dfrac32$ D. $\dfrac72$ Pembahasan Diketahui $fx = \dfrac13x^3+\dfrac12x^2-2x+5.$ Turunan pertama dan kedua fungsi $f$ adalah sebagai berikut. $$\begin{aligned} f'x & = x^2+x-2 \\ f^{\prime \prime}x & = 2x+1 \end{aligned}$$Absis titik stasioner dicari ketika $f'x = 0.$ $$\begin{aligned} x^2+x-2 & = 0 \\ x+2x-1 & = 0 \\ x = -2~\text{atau}~x & = 1 \end{aligned}$$Selanjutnya, uji dua nilai $x$ tersebut pada $f^{\prime \prime}x = 2x+1$. $$\begin{aligned} f^{\prime \prime}-2 & = 2-2 + 1 = -3 0 \end{aligned}$$Dapat disimpulkan bahwa fungsi $f$ mencapai nilai maksimum di $x = -2$ dan mencapai nilai minimum di $x = 1.$ $$\begin{aligned} f-2 & = \dfrac13-2^3+\dfrac12-2^2-2-2 + 5 \\ & = -\dfrac83 + 2+4+5 = \dfrac{25}{3} && \text{maksimum} \\ f1 & = \dfrac121^3 + \dfrac131^2-21 + 5 \\ & = \dfrac13 + \dfrac12-2+5 = \dfrac{23}{6} && \text{minimum} \end{aligned}$$Dengan demikian, selisih nilai maksimum dan minimum fungsi $f$ adalah $$\boxed{\dfrac{25}{3}-\dfrac{23}{6} = \dfrac{27}{6} = \dfrac92}$$Jawaban E [collapse] Soal Nomor 15 Nilai maksimum dari fungsi $fx = \dfrac13x^3-\dfrac32x^2+9$ pada interval $0 \leq x \leq 3$ adalah $\cdots \cdot$ A. $9$ C. $\dfrac92$ E. $\dfrac32$ B. $4$ D. $\dfrac{23}{6}$ Pembahasan Diketahui $fx = \dfrac13x^3-\dfrac32x^2+9.$ Turunan pertama dan kedua fungsi $f$ adalah sebagai berikut. $$\begin{aligned} f'x & = x^2-3x \\ f^{\prime \prime}x & = 2x-3 \end{aligned}$$Absis titik stasioner dicari ketika $f'x = 0.$ $$\begin{aligned} x^2-3x & = 0 \\ xx-3 & = 0 \\ x = 0~\text{atau}~x & = 3 \end{aligned}$$Uji kedua nilai $x$ tersebut pada $f^{\prime \prime}x = 2x-3.$ $$\begin{aligned} f^{\prime \prime}0 & = 20-3= -3 0 \end{aligned}$$Ini berarti, nilai maksimum lokal fungsi $f$ tercapai saat $x = 0$ karena $f^{\prime \prime}0$ bernilai negatif. Substitusi $x = 0$ pada $fx$, diperoleh $f0 = \dfrac130^3-\dfrac320^2+9=9.$ Jadi, nilai maksimum dari fungsi $fx = \dfrac13x^3-\dfrac32x^2+9$ pada interval $0 \leq x \leq 3$ adalah $\boxed{9}$ Jawaban A [collapse] Baca Juga Soal dan Pembahasan – Persamaan Garis Singgung Menggunakan Turunan Soal Nomor 16 Nilai maksimum fungsi $$fx = 4x^3 + px^2 + 15x-20$$ dicapai oleh $x = \dfrac12$, maka nilai minimum $fx$ dicapai pada $x = \cdots \cdot$ A. $1$ C. $2$ E. $3$ B. $\dfrac35$ D. $\dfrac52$ Pembahasan Diketahui $fx = 4x^3 + px^2 + 15x-20.$ Turunan pertama fungsi $f$ adalah sebagai berikut. $$f'x = 12x^2+2px + 15$$Karena diketahui bahwa $x = \dfrac12$ membuat nilai fungsi $f$ maksimum, maka substitusi $x = \dfrac12$ harus membuat $f’\left\dfrac12\right = 0$. $$\begin{aligned} 12\left\dfrac12\right^2 + 2p \cdot \left\dfrac12\right + 15 & = 0 \\ 3 + p + 15 & = 0 \\ p & = -18 \end{aligned}$$Sekarang, $fx = 4x^3-18x^2+15x-20.$ Turunan pertama dan keduanya adalah sebagai berikut. $$\begin{aligned} f'x & = 12x^2-36x +15 \\ f^{\prime \prime}x & = 24x-36 \end{aligned}$$Akan dicari nilai $x$ sehingga $f$ stasioner, yaitu ketika $f'x = 0$. $$\begin{aligned} 12x^2-36x+15 & = 0 \\ 34x^2-12x+5 & = 0 \\ 32x-12x-5 & = 0 \\ x = \dfrac12~\text{atau}~x & = \dfrac52 \end{aligned}$$Nilai $x = \dfrac12$ diketahui membuat nilai $f$ maksimum. Sekarang, akan dicek untuk $x = \dfrac52$ dengan cara substitusi pada $f^{\prime \prime}x = 24x-36.$ $$\begin{aligned} f^{\prime \prime}\left\dfrac52\right & = 24\left\dfrac52\right-36 = 24 > 0 \end{aligned}$$Karena nilainya positif, maka $x = \dfrac52$ membuat nilai $f$ minimum. Jawaban D [collapse] Baca Juga Materi, Soal, dan Pembahasan – Turunan Fungsi Implisit Soal Nomor 17 Jika $gx = \displaystyle \int_0^x ft~\text{d}t$ untuk $0 \leq x \leq 7,$ maka $\cdots \cdot$ $gx$ mencapai nilai minimum di $x=1$ $gx$ mencapai nilai minimum di $x=7$ $gx$ mencapai nilai maksimum di $x=2$ $gx$ mencapai nilai maksimum di $x=4$ $gx$ mencapai nilai maksimum di $x=6$ Pembahasan Perhatikan bahwa $gx = \displaystyle \int_0^x ft~\text{d}t$ mengimplikasikan $$\begin{aligned} \dfrac{\text{d}}{\text{d}x} gx & = \dfrac{\text{d}}{\text{d}x} \left\displaystyle \int_0^x ft~\text{d}t\right \\ g'x & = \dfrac{\text{d}}{\text{d}x} Fx-F0 \\ g'x & = fx-0 \\ g'x & = fx \end{aligned}$$Grafik pada soal menunjukkan kurva turunan fungsi $g.$ Tampak bahwa grafik memotong sumbu-$X$ pada $x = 0$, $x = 2,$ dan $x = 6$ sehingga titik ekstrem fungsi $g$ di ketiga titik tersebut. Grafik juga turun pada interval $0 0.$ Artinya, nilai $f$ minimum tercapai saat $x = 3.$ Jadi, nilai $n$ adalah $\boxed{3}$ [collapse] Soal Nomor 2 Fungsi kuadrat $fx = ax^2+bx+4$ mempunyai koordinat titik balik maksimum di $1, -1$. Hitunglah nilai $ab.$ Pembahasan Diketahui $fx = ax^2+bx+4.$ Karena grafik melalui titik $1, -1$, maka substitusikan $x=1$ dan $y=-1$ sehingga diperoleh $$\begin{aligned} a1^2+b1+4 & = -1 \\ a+b & = -5 && \cdots 1 \end{aligned}$$Nilai $x = 1$ diketahui membuat $f$ stasioner, dicari ketika $f'x = 0.$ $$\begin{aligned} f'x & = 2ax +b \\ 0 & = 2a1+b \\ b & = -2a && \cdots 2 \end{aligned}$$Dari Persamaan $1$ dan $2$, diperoleh $a = 5$ dan $b = -10$ sehingga nilai $\boxed{ab = 5-10 = -50}$ [collapse] Soal Nomor 3 Tentukan nilai $a$ dan $b$ sedemikian sehingga $fx = a\sqrt{x} + \dfrac{b}{\sqrt{x}}$ mempunyai titik balik $4, 13.$ Pembahasan Diketahui $fx = a\sqrt{x}+\dfrac{b}{\sqrt{x}}.$ Karena $4, 13$ dilalui oleh grafik fungsi tersebut, maka substitusikan $x = 4$ dan $y = 13$ sehingga diperoleh $$\begin{aligned} 13 & = a\sqrt{4} + \dfrac{b}{\sqrt4} \\ 13 & = 2a + \dfrac{b}{2} \\ \text{Kalikan}~&\text{kedua ruas dengan}~2 \\ 26 & = 4a + b && \cdots 1 \end{aligned}$$Nilai $x = 4$ diketahui membuat $f$ stasioner, dicari ketika $f'x = 0$. $$\begin{aligned} fx & = ax^{\frac12} + bx^{-1/2} \\ \Rightarrow f'x & = \dfrac12ax^{-\frac12}-\dfrac12bx^{-\frac32} \\ f'x & = \dfrac{a}{2\sqrt{x}}-\dfrac{b}{2x\sqrt{x}} \\ 0 & = \dfrac{a}{2\sqrt4}-\dfrac{b}{24\sqrt4} \\ 0 & = \dfrac{a}{4}-\dfrac{b}{16} \\ \text{Kalikan}~&\text{kedua ruas dengan}~16 \\ 0 & = 4a-b && \cdots 2 \end{aligned}$$Dari Persamaan $1$ dan $2$, diperoleh $a=\dfrac{13}{3}$ dan $b=13.$ [collapse] Baca Juga Soal dan Pembahasan – Aplikasi Turunan Diferensial Soal Nomor 4 Carilah jika mungkin nilai-nilai maksimum dan minimum dari fungsi $fx = x^2 + x^{-2}.$ Pembahasan Diketahui $fx=x^2+x^{-2}.$ Turunan pertama dan kedua fungsi $f$ adalah sebagai berikut. $$\begin{aligned} f'x & = 2x-2x^{-3} \\ f^{\prime \prime}x & = 2+6x^{-4} \end{aligned}$$Nilai $x$ yang membuat $f$ stasioner dapat dicari ketika $f'x = 0.$ $$\begin{aligned} 2x-2x^{-3} & = 0 \\ \text{Kalikan kedua}&~\text{ruas dengan}~x^3 \\ 2x^4-2 & = 0 \\ x^4 & = 1 \\ x & = \pm 1 \end{aligned}$$Substitusi dua nilai $x$ ini pada $f^{\prime \prime}x = 2+6x^{-4}.$ $$\begin{aligned} f^{\prime \prime}-1 & = 2+6-1^{-4} = 2+6 = 8 > 0 \\ f^{\prime \prime}1 & = 2+61^{-4} = 2+6 = 8>0 \end{aligned}$$Karena keduanya bernilai positif, maka $x = -1$ dan $x = 1$ membuat $f$ mencapai minimum. Nilai minimumnya dapat dicari dengan melakukan substitusi kedua nilai tersebut pada $fx = x^2+x^{-2}$. $$\begin{aligned} f-1 & = -1^2+-1^{-2} = 1+1 = 2 \\ f1 & = 1^2 + 1^{-2} = 1+1= 2 \end{aligned}$$Jadi, nilai minimum fungsi $f$ adalah $\boxed{2}$, sedangkan nilai maksimumnya tidak ada. Grafik fungsi $f$ dapat dilihat pada gambar di bawah. [collapse] Soal Nomor 5 Buktikan bahwa setiap fungsi kuadrat $fx = ax^2 + bx + c$, dengan $a \neq 0$, mempunyai tepat satu titik kritis. Pembahasan Diketahui $fx = ax^2+bx+c.$ Turunan pertama fungsi kuadrat tersebut adalah $f'x = 2ax + b.$ $f$ stasioner ketika $f'x = 0$ sehingga kita peroleh $$\begin{aligned} 2ax + b & = 0 \\ 2ax & = -b \\ x & = -\dfrac{b}{2a} \end{aligned}$$Substitusikan $x = -\dfrac{b}{2a}$ pada $fx,$ diperoleh $$\begin{aligned} f\left-\dfrac{b}{2a}\right & = a\left-\dfrac{b}{2a}\right^2 + b \cdot \left-\dfrac{b}{2a}\right + c \\ & = \dfrac{b^2}{4a}-\dfrac{b^2}{2a} + c \\ & = \dfrac{b^2-2b^2+4ac}{4a} \\ & = \dfrac{-b^2+4ac}{4a} \\ & = -\dfrac{b^2-4ac}{4a} \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa setiap fungsi kuadrat mempunyai tepat satu titik kritis, yaitu $\boxed{\left-\dfrac{b}{2a}, -\dfrac{b^2-4ac}{4a}\right}$ [collapse] SoalTentukan titik balik maksimum, titik balik minimum, dan titik belok dari fungsi berikut de. Jawaban paling sesuai dengan pertanyaan Tentukan titik balik maksimum, titik balik minimum, dan titik belok dari fungsi berikut de.
Ternyatarumus koordinat titik maksimum dan minimum fungsi kuadrat adalah sama. Jenisnya ditentukan oleh nilai a yaitu maksimum bila a. Contoh Soal 1. Parabola mencapai titik balik minimum jika a 0 dan parabola mencapai titik balik maksimum jika a 0. Koordinat titik balik maksimum terjadi jika a.
Kalkulus Contoh Tentukan Maksimum dan Minimum Lokal fx=x^3-3x^2+3 Langkah 1Tentukan turunan pertama dari untuk lebih banyak langkah...Langkah untuk lebih banyak langkah...Langkah Kaidah Penjumlahan, turunan dari terhadap Variabel1 adalah .Langkah menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa adalah di mana .Langkah untuk lebih banyak langkah...Langkah konstan terhadap , turunan dari terhadap adalah .Langkah menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa adalah di mana .Langkah menggunakan Aturan untuk lebih banyak langkah...Langkah konstan terhadap , turunan dari terhadap adalah .Langkah 2Tentukan turunan kedua dari untuk lebih banyak langkah...Langkah Kaidah Penjumlahan, turunan dari terhadap Variabel1 adalah .Langkah untuk lebih banyak langkah...Langkah konstan terhadap , turunan dari terhadap adalah .Langkah menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa adalah di mana .Langkah untuk lebih banyak langkah...Langkah konstan terhadap , turunan dari terhadap adalah .Langkah menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa adalah di mana .Langkah 3Untuk menentukan nilai maksimum dan minimum lokal dari fungsi, atur turunannya agar sama dengan , lalu 4Tentukan turunan untuk lebih banyak langkah...Langkah turunan untuk lebih banyak langkah...Langkah untuk lebih banyak langkah...Langkah Kaidah Penjumlahan, turunan dari terhadap Variabel1 adalah .Langkah menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa adalah di mana .Langkah untuk lebih banyak langkah...Langkah konstan terhadap , turunan dari terhadap adalah .Langkah menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa adalah di mana .Langkah menggunakan Aturan untuk lebih banyak langkah...Langkah konstan terhadap , turunan dari terhadap adalah .Langkah pertama dari terhadap adalah .Langkah 5Buat turunan pertamanya agar sama dengan dan selesaikan persamaan .Ketuk untuk lebih banyak langkah...Langkah turunan pertamanya agar sama dengan .Langkah untuk lebih banyak langkah...Langkah faktor individu di sisi kiri persamaan sama dengan , seluruh pernyataan akan menjadi sama dengan .Langkah agar sama dengan dan selesaikan .Ketuk untuk lebih banyak langkah...Langkah ke kedua sisi akhirnya adalah semua nilai yang membuat 6Tentukan nilai saat turunannya tidak untuk lebih banyak langkah...Langkah dari pernyataan adalah semua bilangan riil, kecuali di mana pernyataannya tidak terdefinisi. Dalam hal ini, tidak ada bilangan riil yang membuat pernyataannya tidak 7Titik kritis untuk 8Evaluasi turunan kedua pada . Jika turunan keduanya positif, maka minimum lokal. Jika negatif, maka maksimum 9Evaluasi turunan untuk lebih banyak langkah...Langkah 10 adalah maksimum lokal karena nilai dari turunan keduanya negatif. Ini disebut sebagai uji turunan kedua. adalah maksimum lokalLangkah 11Tentukan nilai y ketika .Ketuk untuk lebih banyak langkah...Langkah variabel dengan pada pernyataan untuk lebih banyak langkah...Langkah setiap untuk lebih banyak langkah...Langkah ke sebarang pangkat positif menghasilkan .Langkah ke sebarang pangkat positif menghasilkan .Langkah dengan menambahkan untuk lebih banyak langkah...Langkah akhirnya adalah .Langkah 12Evaluasi turunan kedua pada . Jika turunan keduanya positif, maka minimum lokal. Jika negatif, maka maksimum 13Evaluasi turunan untuk lebih banyak langkah...Langkah 14 adalah minimum lokal karena nilai dari turunan keduanya positif. Ini disebut sebagai uji turunan kedua. adalah minimum lokalLangkah 15Tentukan nilai y ketika .Ketuk untuk lebih banyak langkah...Langkah variabel dengan pada pernyataan untuk lebih banyak langkah...Langkah setiap untuk lebih banyak langkah...Langkah menjadi pangkat .Langkah menjadi pangkat .Langkah dengan menambahkan dan untuk lebih banyak langkah...Langkah akhirnya adalah .Langkah 16Ini adalah ekstrem lokal untuk . adalah maksimum lokal adalah minimum lokal
Gambardi atas menunjukkan titik balik maksimum dan minimum suatu fungsi. Pada intinya maksimum terjadi jika terjadi perubahan nilai turunan pertama dari postif menjadi negatif. Sementara itu minimum adalah sebaliknya. Baca juga materi Fungsi Naik dan Turun Fungsi Aljabar. 2. Titik Belok Naik dan Turun Jikaf'' (a)0, maka (a,f (a)) adalah nilai balik minimum fungsi. 3. Jika f'' (a)=0, maka (a,f (a)) adalah titik belok. Turunan dari f (x)= x (x-1)³ adalah f' (x) = 1. (x-1)³+x (3 (x-1)²) f' (x) = (x-1) (x-1)²+3x (x-1)² f' (x) = (x-1+3x) (x-1)² f' (x) = (4x-1) (x-1)² Cek f' (x) .cara menentukan titik balik maksimum dan minimum
