Materi Matematika Tingkat SMP dan SMA, Soal dan Pembahasan UN SMP, UN SMA, SBMPTN, dan STIS. Melayani Pembahasan Matematika Secara Online

Senin, 04 Mei 2020

BANK SOAL MATRIKS

1. SIMAK UI 2019 MATEMATIKA DASAR KODE 527
Diketahui $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} 2 \; &-1 \\ 1\; &2 \end{pmatrix},\; B=\begin{pmatrix}2 \; & 3\\ -2\;&4 \end{pmatrix} \end {array}$, dan $I$ adalah matriks identitas. 
   Jika $A+tB-2I$ adalah matriks singular, selisih nilai-nilai $t$ yang mungkin adalah ....
   A. $\frac{2}{7}$
   B. $\frac{15}{14}$
   C. $\frac{3}{7}$
   D. $\frac{9}{14}$
   E. $\frac{5}{7}$

   Konsep Dasar:
   Misal matriks $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} a \; &b \\ c\; &d \end{pmatrix} \end {array}$
   maka $det(A)=|A|=a.d-b.c$
   Matriks singular adalah matriks yang tidak mempunyai invers dan $det=0$
   Matriks identitas: $\begin {array}{lcl} I=\begin{pmatrix} 1 \; &0 \\ 0\; &1 \end{pmatrix} \end {array}$

   Pembahasan:
   $\begin {array}{lcl} A+tB-2I=\begin{pmatrix} 2 \; &-1 \\ 1\; &2 \end{pmatrix}+t \begin{pmatrix}2 \; & 3\\ -2\;&4 \end{pmatrix}-2\begin{pmatrix}1\;&0\\0\;&1\end{pmatrix} \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\begin{pmatrix} 2 \; &-1 \\ 1\; &2 \end{pmatrix}+ \begin{pmatrix}2t \; & 3t\\ -2t\;&4t \end{pmatrix}-\begin{pmatrix}2\;&0\\0\;&2\end{pmatrix} \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\begin{pmatrix} -+2t\; &-1+3t \\ 1-2t\; &4t \end{pmatrix} \end {array}$
$\begin {array}{lcl} det(A+tB-2I)=\begin{vmatrix} -1+2t \; &-1+3t \\ 1-2t\; &4t \end{vmatrix} \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\left ( -1+2t \right )\left ( 4t \right )-\left ( -1+3t \right )\left ( 1-2t \right ) \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=-4t+8t^{2}-\left ( -1+2t+3t-6t^{2} \right ) \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=-4t+8t^{2}-\left ( -1+5t-6t^{2} \right ) \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=-4t+8t^{2}+1-5t+6t^{2} \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=14^{2}-9t+1 \end {array}$

   Karena $A+tB-2I$ adalah matriks singular, maka 
   $det(A+tB-2I)=0$
   $\;\;\;\;\;\;\,14t^{2}-9t+1=0$
    $\;\,\left ( 7t-1 \right )\left ( 2t-1 \right )=0$
   $\;\;\;t=\frac{1}{7}\: \vee \; t=\frac{1}{2}$
  Selisih dari nilai-nilai $t$ yang mungkin adalah
  $=\frac{1}{2}-\frac{1}{7}$
  $=\frac{5}{14}$

  ___________________________ (B)


2. SIMAK UI 2019 MATEMATIKA DASAR KODE 540
  Diketahui $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix}1 \; &1 \\ -3\; &2 \end{pmatrix}\end {array}$ dan $\begin {array}{lcl} B=\begin{pmatrix}-1 \; &1 \\ -2\; &1\end{pmatrix}\end {array}$, jumlah kuadrat semua nilat yang memenuhi 
  $det\left ( A+2tB \right )^{-1}=\frac{1}{10}$ adalah ....
  A. $\frac{9}{2}$
 B. $5$
 C. $6$
 D. $\frac{13}{2}$
 E. $\frac{17}{2}$

 Konsep Dasar:
 Misal matriks $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} a \; &b \\ c\; &d \end{pmatrix} \end {array}$
 maka $det(A)=|A|=a.d-b.c$
 Sifat determinan matriks:
 $det \left ( A^{-1} \right )=det\left ( A \right )^{-1}=\frac{1}{det\left ( A \right )}$
 Misal Persamaan Kuadrat (PK): $ax^{2}+bx+c=0$ mempunyai akar-akar $x_{1}$ dan $x_{2}$
 maka $x_{1}+x_{2}=-\frac{b}{a}$
      $\;\;\;\;\;x_{1}.\,  x_{2}=\frac{c}{a}$
 Jumlah kuadrat akar-akar Persamaan Kuadrat (PK):
 $x_{1}^{2}+x_{2}^{2}=\left ( x_{1}+x_{2} \right )^{2}-2\, x_{1}x_{2}$

 Pembahasan:
$\begin {array}{lcl} A+2tB=\begin{pmatrix} 1 \; &1 \\ -3\; &2 \end{pmatrix}+2t \begin{pmatrix}-1 \; & 1\\ -2\;&1 \end{pmatrix} \end {array}$ 
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\begin{pmatrix} 1 \; &1 \\ -3\; &2 \end{pmatrix}+ \begin{pmatrix}-2t \; & 2t\\ -4t\;&2t \end{pmatrix}\end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\begin{pmatrix} 1-2t \; &1+2t \\ -3-4t\; &2+2t \end{pmatrix}\end {array}$
 $\begin {array}{lcl} det(A+2tB)=\begin{vmatrix} 1-2t \; &1+2t \\ -3-4t\; &2+2t \end{vmatrix} \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\left ( 1-2t \right )\left ( 2+2t \right )-\left ( 1+2t \right )\left ( -3-4t \right ) \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\left ( 2+2t-4t-4t^{2} \right )-\left ( -3-4t-6t-8t^{2} \right ) \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\left ( 2-2t-4t^{2} \right )-\left ( -3-10t-8t^{2} \right ) \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=2-2t-4t^{2}+3+10+8t{2} \end {array}$
$\begin {array}{lcl}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=4t^{2}+8t+5 \end {array}$

$det\left ( A+2tB \right )^{-1}=\frac{1}{10}$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\frac{1}{det\left ( A+2tB \right )}=\frac{1}{10}$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\frac{1}{4t^{2}+8t+5}=\frac{1}{10}$
$\;\;\;\;\;4t^{2}+8t+5=10$
$\;\;\;\;\;4t^{2}+8t-5=0$

 Jumlah kuadrat semua nilai $t$ adalah:
 $t_{1}^{2}+t_{2}^{2}=\left ( t_{1}+t_{2} \right )^{2}-2\, t_{1}t_{2}$
 $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\left ( -\frac{8}{2} \right )^{2}-2\left ( -\frac{5}{4} \right )$
 $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=4+\frac{5}{2}$
 $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\frac{13}{2}$

 ___________________________ (D)


3. SIMAK UI 2019 MATEMATIKA DASAR KODE 524
    Diketahui $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} x\; &3 \\ 1\; &1 \end{pmatrix},\; B=\begin{pmatrix}4 \; & 2\\ 3\;&2 \end{pmatrix} \end {array}$ dan $\begin {array}{lcl} C=\begin{pmatrix} x-6\; &-3 \\ 2\; &x-1 \end{pmatrix}\end {array}$. Jika $det\left ( A^{-1}BC \right )=6$.
  Nilai $x-7$ adalah ....
  A. $0$
  B. $1$
  C. $3$
  D. $4$
  E. $7$

  Konsep Dasar:
  Misal matriks $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} a \; &b \\ c\; &d \end{pmatrix} \end {array}$
  maka $det(A)=|A|=a.d-b.c$
  Sifat determinan matriks:
  $det \left ( A^{-1} \right )=det\left ( A \right )^{-1}=\frac{1}{det\left ( A \right )}$
  $det\left ( AB \right )=det\left ( A \right ).\, det\left ( B \right )$ 

  Pembahasan:
  $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} x\; &3 \\ 1\; &1 \end{pmatrix} \end {array}$, maka $det\left ( A \right )=\begin{vmatrix}x &3 \\1  & 1\end{vmatrix}$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=x.1-3.1$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=x-3$ 
 $\begin {array}{lcl} B=\begin{pmatrix} 4\; &2 \\ 3\; &2\end{pmatrix} \end {array}$, maka $det\left ( B \right )=\begin{vmatrix}4 &2 \\2  & 2\end{vmatrix}$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=4.2-2.3$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=2$
$\begin {array}{lcl} C=\begin{pmatrix} x-6\; &-3 \\ 2\; &x-1\end{pmatrix} \end {array}$, maka $det\left ( C \right )=\begin{vmatrix}x-6 &-3 \\2  & x-1\end{vmatrix}$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=\left ( x-6 \right )\left ( x-1 \right )-\left ( -3 \right ).\, 2$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=x^{2}-x-6x+6+6$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;=x^{2}-7x+12$

$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;det\left ( A^{-1}BC \right )=6$
$\;det\left ( A^{-1} \right ).\,det\left ( B \right ).\, \left ( C \right )=6$
$\;\;\;\;\;\;\;\frac{1}{det\left ( A\right )}\, .\, det\left ( B \right ).\, \left ( C \right )=6$
$\frac{1}{\left (\;\;x-3  \right )}\, .2.\, \left ( x^{2}-7x+12 \right )=6$
$\;\;\;\;\frac{1}{\left (x-3  \right )}\, . \, \left ( x^{2}-7x+12 \right )=3$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;x^{2}-7x+12=3\left ( x-3 \right )$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;x^{2}-7x+12=3x-9$
$\;\;\;\;x^{2}-7x-3x+12+9=0$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;x^{2}-10x+21=0$
$\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left ( x-7 \right )\left (x-3 \right )=0$

 Nilai $x-7=0$

 ___________________________ (A)


 4. SIMAK UI 2018 MATEMATIKA DASAR KODE 641
    Diketahui $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} a\; &-3 \\ 1\; &d \end{pmatrix}\end {array}$. Jika $A=A^{-1}$, nilai $|a-d|$ = ....
  A. $0$
  B. $1$
  C. $2$
  D. $3$
  E. $4$

  Konsep Dasar:
  Misal matriks $\begin {array}{lcl} A=\begin{pmatrix} a \; &b \\ c\; &d \end{pmatrix} \end {array}$
  maka invers matriks $A$: $A^{-1}=\frac{1}{a.b-b.c}\begin{pmatrix}d & -b\\ -c& a\end{pmatrix}$
  Kesamaan dua matriks: unsur seletak nilainya sama
  $\left ( a+b \right )^{2}=a^{2}+2ab+b^{2}$
  $\left ( a+b \right )^{2}=\left ( a-b \right )^{2}+4ab$
  Sifat nilai mutlak:
  $\left | x \right |=\sqrt{x^{2}}$
  
  Pembahasan:
   $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;A=A^{-1}$
  $\begin {array}{lcl}\begin{pmatrix}a &-3 \\1& d\end{pmatrix}=\frac{1}{ad+3}\begin{pmatrix}d & 3\\  -1& a\end{pmatrix} \end {array}$
   $\begin {array}{lcl}\begin{pmatrix}a &-3 \\1& d\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\frac{d}{ad+3} &\frac{3}{ad+3} \\  \frac{-1}{ad+3}& \frac{a}{ad+3}\end{pmatrix} \end {array}$
  Dari kesamaan matriks tersebut, diperoleh:
  $\;\;\;\;\;\;\;\;1=\frac{-1}{ad+3}$
  $ad+3=-1$
  $\;\;\;\;\;\;ad=-4$

  $a=\frac{d}{ad+3}$
  $a=\frac{d}{-4+3}$
  $a=-d$, sehingga

  $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;a+d=0$ (kedua ruas dipangkatkan dua)
  $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left ( a+d \right )^{2}=0$
  $\left ( a-d \right )^{2}+4ad=0$
  $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left ( a-d \right )^{2}=-4ad$
  $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left ( a-d \right )^{2}=-4\left ( -4 \right )$
  $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left ( a-d \right )^{2}=16$
  $\;\;\;\;\;\;\sqrt{\left ( a-d \right )^{2}}=\sqrt{16}$
  $\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left | a-d \right |=4$

 ___________________________ (E)       

1 komentar:

Ahmad Sajali mengatakan...

Terbaik, terimakasih pak Zul