Materi SMA yang harus dikuasai sejak dini

INTEGRAL

A. INTEGRAL TENTU DAN INTEGRAL TAK TENTU

Integral adalah kebalikan dari turunan (diferensial). Oleh karena itu integral disebut juga anti diferensial. Ada 2 macam integral, yaitu integral tentu dan integral tak tentu. Integral tentu yaitu integral yang nilainya tertentu, sedangkan integral tak tentu, yaitu integral yang nilainya tak tentu. Pada integral tentu ada batas bawah dan batas atas yang nanti berguna untuk menentukan nilai integral tersebut. Kegunaan integral dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali, diantaranya menentukan luas suatu bidang, menentukan voluem benda putar, menentukan panjang busur dan sebagainya. Integral tidak hanya dipergunakan di matematika saja. Banyak bidang lain yang menggunakan integral, seperti ekonomi, fisika, biologi, teknik dan masih banyak lagi disiplin ilmu yang lain yang mempergunakannya.

1.  INTEGRAL TAK TENTU

Karena integral merupakan kebalikan (invers) dari turunan, maka untuk menemukan rumus integral kita beranjak dari turunan. Turunan suatu fungsi y = f(x) adalah y ‘ = f ‘ (x) atau , sedangkan notasi integral dari suatu fungsi y = f(x) adalah  yang dibaca “ integral y terhadap x ”.

Turunan suatu fungsi konstan adalah 0 atau integral 0 adalah suatu fungsi konstan, biasanya diwakili oleh notasi c.

Rumus umum integral dari  adalah  atau ditulis :

             untuk

Contoh 1 :    Tentukan :

                  

Jawab :

                  

LATIHAN SOAL

1.     Integralkan !

2.  PEMAKAIAN INTEGRAL TAK TENTU

Pada integral tak tentu terdapat nilai konstanta c yang tidak tentu nilainya. Untuk menentukan fungsi f dari suatu fungsi turunan, maka harus ada data yang lain sehingga harga c dapat diketahui.

Contoh 1  :        Diketahui f ‘(x) = 5x – 3 dan f(2) = 18. Tentukan f(x) !

Jawab    : …….

Contoh 2 : Jika gradien garis singgung di titik (x,y) pada sebuah kurva yang melalui titik (3,4) ditentukan , maka tentukan persamaan kurva tersebut !

Jawab    : ………

LATIHAN SOAL

1.     Tentukan rumus f(x) jika diketahui :

1. f ‘(x) = 2x dan f(4) = 10
2. f ‘(x) = 8x – 3 dan f(-1) = 10
3. f ‘(x) =  dan f(1) =
4. f ‘(x) = x -  dan f(4) = -3
5. f ‘(x) = 1 -  dan f(4) = 1

2.     Diketahui titik (3,2) terletak pada kurva dan gradien garis singgung di titik (x,y) pada kurva tersebut didefinisikan 2x – 3. Tentukan persamaan kurva tersebut !

3.     Gradien suatu kurva pada setiap titik (x,y) ditentukan oleh  dan kurva itu melalui titik (-3,2). Tentukan persamaan kurva itu !

4.     Kecepatan suatu benda bergerak dinyatakan oleh . Setelah benda itu bergerak 1 detik, jarak yang ditempuh 4 m. Tentukan persamaan gerak dari benda itu !

5.     Diketahui rumus percepatan a(t)= dan kecepatan v(0) = 6. Tentukanlah rumus kecepatan v(t) jika a(t)=

3.  INTEGRAL TENTU

Perhatikan gambar di bawah ini :

       Y

                                                        Y = f(x) 

                               P         Q

                             R           S       

                         f(x)           f(x+h)

                                T  h    U                   X      

        0            a       x       x+h      b           

       Luas daerah dari x = a hingga x  = b adalah L(b) – L(a) ….. (1)

       Luas RSUT  Luas RQUT  Luas PQUT

       h.f(x)  L(x+h) – L(x)  h.f(x+h)

      

       Untuk h  0 maka :

        f(x)       f(x+h)

      

      

       Dari (1)  maka :

      

       Jadi :  

                       

Contoh 1 :         Hitunglah

Jawab     : ………..

LATIHAN  SOAL

1.     Tentukan nilai integral di bawah ini :

2.     Tentukan nilai a jika diketahui :

3.     Tentukan a jika

4.     Tunjukkan dengan arsiran, luas daerah yang dinyatakan dengan integral berikut :

4.  INTEGRAL FUNGSI TRIGONOMETRI

Kita telah mempelajari turunan fungsi trigonometri yang secara ringkas dapat digambarkan sebagai berikut :

 artinya turunan.

Pada integral jangan lupa selalu menambahkan konstanta c.

Contoh 1 :    Tentukan :

                  

Jawab    :    ………….

LATIHAN SOAL

1.     Tentukan integral fungsi berikut !

      

2.     Tentukan nilai integral berikut ini :

      

5.  INTEGRAL DENGAN SUBSTITUSI

Cara menentukan integral dengan menggunakan cara substitusi-1 yaitu dengan mengubah bentuk integral tersebut ke bentuk lain dengan notasi lain yang lebih sederhana sehingga mudah menyelesaikannya. Cara ini digunakan jika bagian yang satu ada kaitan turunan dari bagian yang lain.

Contoh 1 : Tentukan integral dari :

                

Jawab     : a. Misal  maka 8x dx = du atau 2x dx = du

                   

                 b. Misal sin x = u maka cos x dx = du atau 2 cos x dx = 2 du

         

LATIHAN SOAL

Tentukan integral dari fungsi –fungsi berikut dengan menggunakan metode substitusi !

6.  INTEGRAL PARSIAL

Bagaimana jika dua bagian pada suatu integral tidak ada kaitan turunan antara bagian yang satu dengan bagian lainnya ? Untuk itu perlu ada cara lain untuk menyelesaikannya yaitu dengan integral parsial.

Seperti telah kita ketahui pada turunan jika y = uv maka y ‘ =u ’ v + uv ’. Jika kita integralkan kedua rua, maka akan didapat :

Rumus di atas sering disingkat dengan :

     

                         

Contoh 1 :         Tentukan :

                           

Jawab     : a. Misal 2x = u maka 2 dx = du

                     Misal dv =

                                                   

                 b. Misal x = u maka dx = du

                     Misal dv = sin x dx maka v = -cos x

                                                     

LATIHAN SOAL

Tentukan integral berikut dengan metode parsial !

B. LUAS DAN VOLUME BENDA PUTAR

1.  DAERAH ANTARA BEBERAPA KURVA

Daerah antara dua kurva yaitu daerah yang dibatasi oleh dua kurva tersebut dengan selang batas tertentu. Selang batas tersebut bisa batas yang ditentukan atau titik potong kedua kurva tersebut.

Contoh 1 : Lukislah daerah antara garis y = x dan kurva  !

Jawab     :                                                             Y 

                                                                          0                                                  X 

Contoh 2 : Lukislah daerah antara kurva  dan  pada selang  !

Jawab     :                                                            Y

                                                                          0                                   X

              

LATIHAN SOAL

Lukislah daerah antara beberapa kurva di bawah ini :

2.  LUAS DAERAH ANTARA KURVA DAN SUMBU KOORDINAT

Luas daerah antara kurva y = f(x) dengan sumbu koordinat X pada selang  dimana daerahnya ada di atas sumbu X adalah :

                 

Jika daerahnya ada di bawah sumbu X, maka untuk menghindari luas yang negatif harganya, maka

                 

Begitupun untuk daerah dengan batas sumbu koordinat Y, yaitu :

                       

Contoh 1 :  Tentukan luas daerah antara kurva y = , sumbu X , x = -1 dan x = 1 !

Jawab     :                                             Y

 

                                         -1                0                                  X    

                                                                               1

                   satuan luas.

           

           

LATIHAN SOAL

Tentukan luas daerah  yang diarsir pada gambar di bawah ini :

a.                       Y                                                   b.                       Y

                                       y = x + 2                                                                     y =  

 

                       2

                                                   X                                                                                   X                                                  

                -2     0        2                                                                 0               3

                                       Y              y =   

c.

                     

                    -4                                               X

                                                      4

Tentukan luas daerah antara kurva berikut dan sumbu koordinat atau garis yang ditentukan :

1. , sumbu X,  x = -2 dan x = 3
2. , sumbu X,  x = 0 dan x = 2
3.  dan sumbu X
4. , sumbu X dan x = 4
5. , sumbu X,  x = -1 dan x = 3
6. , sumbu X,  x = 1 dan x = 4

Tentukan luas daerah yang dibatasi oleh kurva , sumbu X,  x = -1 dan x = 3

3.  LUAS ANTARA DUA KURVA

Untuk menentukan luas daerah antara dua kurva, kita berdasarkan luas antara kurva dan sumbu koordinat.

Perhatikan gambar di bawah ini :

 

          Y                                 y = f(x)       

                                         

 

                                             y = g(x)

                   0     a                  b                          X  

       Luas daerah yang diarsir adalah :

      

         

                       

Contoh 1: Tentukan luas daerah antara kurva  dan y = 2x + 2 !

Jawab    : Titik potong kedua kurva yaitu :

             

             

                                                              Y

 

                                        -2                          1

                                                            0                                  X             

 

                satuan luas.          

LATIHAN SOAL

1.     Hitunglah luas daerah yang diarsir pada gambar di bawah ini :

a.                                                                            b.                                   

                             Y                  y = 2x                                  y =                 Y

 

                                                             Y = x

 

                                                                  X                                                                                     X

                                  0             2                                                                     0                           1   

                                                                                                             y = x          

2.     Hitunglah luas daerah yang dibatasi oleh dua kurva berikut :

4.  VOLUME BENDA PUTAR

4.1 VOLUME BENDA PUTAR ANTARA KURVA DAN SUMBU KOORDINAT

             Y        

                                                                          y = f(x)

             0                                                                      X   

                         a                                        b

      

       Volume benda putar yang dibatasi oleh kurva y = f(x), x = a, x = b dan sumbu X yang diputar sejauh  mengelilingi sumbu X adalah :

                       

       Begitu juga pada kurva x = f(y) yang diputar mengelilingi sumbu Y sejauh  dan dibatasi oleh y = a, y = b, sumbu Y dan kurva itu sendiri maka volumenya :

                       

      

Contoh 1  : Tentukan volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi oleh kurva , sumbu X dan garis x = 2 diputar mengelilingi sumbu X sejauh  !

 

Jawab    :              Y

                                0                 2                X

               satuan volume.

LATIHAN SOAL

1.     Pada gambar di bawah ini, hitunglah volume benda putarnya jika diputar mengelilingi sumbu X sejauh  !

a.                       Y                                                   b.                                  Y

                                          y = x + 2                                                                   Y=  

 

                       2

                                                       X                                                                                 X                                                  

              -2        0       2                                                                 0                3

2.     Hitunglah volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi oleh kurva-kurva yang diketahui diputar mengelilingi sumbu X sejauh  !

1. y = x, x = 1 dan x = 10
2. y = , sumbu X, sumbu Y dan x = 6
3. y = , sumbu X, sumbu Y dan x = 9
4. y = ,  x = 0 dan x = 1
5. y = , sumbu X,  x = -3 dan x = 3

3.     Hitunglah volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi oleh kurva-kurva yang diketahui diputar mengelilingi sumbu Y sejauh  !

1. y = x dan y = 6
2. y =  dan y = 1
3. y = ,  y = 0 dan y = 1

Quiss :

1.     Tentukan rumus volume kerucut  dari persamaan garis y =  yang diputar mengelilingi sumbu X sejauh

2.     Tentukan rumus volume bola  dari persamaan seperempat lingkaran  yang diputar mengelilingi sumbu X sejauh

4.2  VOLUME BENDA PUTAR ANTARA DUA KURVA

           y                                                y = f(x)           

                                                               

                                                              y = g(x)    

           0            a                              b              X

 

       Volume benda putar yang diputar mengelilingi sumbu X sejauh  yang dibatasi oleh kurva y = f(x), y = g(x), x = a dan x = b adalah :

                               dimana                        

       Begitupun untuk benda putar yang diputar mengelilingi sumbu Y.

Contoh 1: Hitunglah isi benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi oleh kurva  dan y = 2x diputar mengelilingi sumbu X sejauh  !

Jawab  :

LATIHAN SOAL

1.     Hitunglah volume benda putar yang terjadi jika daerah yang dibatasi oleh dua kurva diputar sejauh  mengelilingi sumbu koordinat yang disebutkan !

1. y = x dan y =  mengelilingi sumbu X
2. y =  dan  mengelilingi sumbu Y
3. y = , y = ,  mengelilingi sumbu Y
4. y =  dan y =  mengelilingi sumbu X
5. y =  dan y =  mengelilingi sumbu X
6. y =  dan y =  mengelilingi sumbu X