Program Linier

Garis Selidik
Matematika Kelas 1 > Program Linier



Untuk menentukan nilai maksimum / minimum dari suatu fungsi dengan syarat tertentu dapat juga dicari tanpa menguji nilai fungsi dari titik-titik ekstrimnya.
Cara lain ini adalah dengan menggunakan Garis Selidik. Garis Selidik yang dimaksud adalah garis yang merupakan fungsi objektifnya.

Andaikan fungsi objektifnya f(x,y) = ax + by
Garis Selidik ax + by = k
Untuk suatu (x,y) tertentu, k adalah nilai dari fungsi objektif tersebut.
Kemungkinan-kemungkinan

1) k=0 ® ax +by=0
   Garis melalui titik pangkal (0,0) memberikan nilai minimum = 0.

2)Garis tersebut digeser sejajar ke kanan (masalah maksimum) / ke kiri    (masalah minimum) sehingga menyentuh titik ekstrim terakhir dari    poligon yang terbentuk. Pada titik itulah, nilai maksimum / minimum    dari fungsi didapat.

contoh :
Maksimumkan f(x,y) = x + 2y

ds : x + 3y £ 9...(1)
      2x + y £ 8...(2)
      x ; y ³ 0

Garis putus-putus menunjukkan garis selidik x + 2y = 0 yang bergeser ke kanan dan terakhir mencapai titik ekstrim E.

Maksimum dicapai pada titik E, yaitu f(E) = f(3,2) = 1(3) + 2(2) = 7

Keterangan :
Cara ini baik dilakukan, bila poligonal yang terbentuk banyak terdapat titik ekstrimnya. Tetapi diperlukan ketelitian pada saat menggeser garis fungsi tujuan, terutama jika terdapat titik-titik ekstrim yang saling berdekatan.




Model Matematika
Matematika Kelas 1 > Program Linier

Masalah Program linier adalah mengenai optimalisasi dengan keterbatasan tertentu. Keterbatasan dan optimalisasi ini harus dibentuk dahulu model matematikanya ;
yang secara garis besar dibagi 2 bagian :
- constraint ( Persyaratan )
- objective Function
(Fungsi Tujuan / Sasaran)

Langkah
- Tentukan variabelnya (x=... ; y = ....)
- Buat model matematikanya dari : 1) Fungsi tujuan dan 2) Persyaratan
- Tentukan daerah yang memenuhi persyaratannya
- Tentukan titik esktrim daerah tersebut
- Substitusi koordinat titik ekstrim ke fungsi tujuan
- Bandingkan nilai yang didapat
- Jawaban disesuaikan dengan pertanyaan (maksimum/minimum)



contoh :

MASALAH MAKSIMUM

1. Seorang pedagang akan membuat kue A dan B. Kue A membutuhkan    150 gr tepung dan 50 gr mentega. Kue B membutuhkan 75 gr tepung    dan 75 gr mentega. Tepung yang tersedia ada 2250 gr dan mentega    yang tersedia ada 1750 gr. Jika kue A memberi keuntungan Rp 100,00    dan kue B Rp 125,00 tiap unitnya. Berapa keuntungan maksimum    yang mungkin diperoleh pedagang itu ?

   Tabel



Kue A Kue B Tersedia
Tepung
Mentega
150
50
75
75
2250
1750
KEUNTUNGAN 100 125
    Misalkan banyaknya kue A yang dibuat x buah dan kue B yang dibuat     y buah, maka persoalan menjadi :

   Maksimumkan :
   f(x,y) = 100x + 125y (fungsi objektif/keuntungan)

   dengan syarat (ds):
   150x + 75y £ 2250 ® 2x + y £ 30 ...(1)
   50 x + 75y £ 1750 ® 2x + 3y £ 70 ...(2)
   x,y ³ 0
   catatan : bentuk persyaratan £
Titik Ekstrim

A(0,23 1/3) ; B(15,0) ; (5,20)
f(x,y) = 100x + 125y
f(A) = 100(0) + 125(23) = 2875
(dalam hal ini roti tidak pecahan)
f(B) = 100(15) + 125(0) = 1500
f(C) = 100(5) + 125(20) = 3000

Jadi keuntungan maksimum pedagang itu adalah Rp 3.000,00 ; yaitu dengan membuat 5 unit kue A dan 20 unit kue B.

2. Seorang penjahit pakaian mernpunyai persediaan barang katun 16 m,     sutera 11 m dan wool 15 m.
    Model pakaian I membutuhkan 2 m katun, 1 m sutera dan 1 m wool     per unit. Model pakaian II membutuhkan 1 m
    katun, 2 m sutera dan 3 m wool per unit.Keuntungan pakaian model I     Rp 3.000,00 dan model pakaian II Rp 5.000,00 per unit.
    Tentukan berapa banyak masing-masing pakaian harus dibuat agar     didapat keuntungan yang
sebesar-besarnya ?

Tabel


Model I Model II Tersedia
Katun
Sutera
Wool
2
1
1
1
2
3
16
11
15
KEUNTUNGAN 3000 5000

Misalkan : Banyaknya model I yang dibuat = x
                             model II yang dibuat = y



Maksimumkan
f (x,y) = 3000x + 5000y

ds : 2x + y £ 16 (1)
      x + 2y £ 11 (2)
      x + 3y £ 15 (3)
      x;y ³ 0

Titik Ekstrim

A(8,0) ® TP antara garis (1) dengan sb-x
B(7,2)
® TP antara garis (1) dengan (2)
C(3,4)
® TP antara garis (2) dengan (3)
D(0,5)
® TP antara garis (3) dengan sb-y

f (x,y) = 3000x + 5000y

f(A) = f(8,0) = 3000(8) + 5000(0) = 24.000
f (B) = f(7,2) = 3000(7) + 5000(2) = 31.000
f(C) = f(3,4) = 3000(3) + 5000(4) = 29.000
f(D) = f(0,5) = 3000(0) + 5000(5) = 25.000


Jadi keuntungan maksimum adalah Rp 31.000; yaitu dengan membuat 7 buah model pakaian I dan 2 buah
model pakaian II.

MASALAH MINIMUM

3)Dalam satu minggu tiap orang membutuhkan paling sedikit 16 unit    protein , 24 unit karbohidrat dan 18 unit lemak Makanan A    mengandung protein, karbohidrat dan lemak berturut-turut 4, 12 dan    2 unit setiap kg. Makanan B mengandung protein, karbohidrat dan    lemak berturut turut 2 , 2 dan 6 unit setiap kg. Berapa kg    masing- masing makanan harus dibeli setiap minggunya, agar    kebutuhan terpenuhi, tetapi dengan biaya semurah-murahnya, bila 1    kg makanan A harganya Rp 1.700,00 dan 1 kg makanan B harganya    Rp 800,00 ?

Tabel



A B Kebutuhan
Protein
Karbohidrat
Lemak
4
12
2
2
2
6
16
24
15
HARGA 1700 800


Misalkan : Banyaknya makanan A yang dibeli adalah x kg
              Banyaknya makanan B yang dibeli adalah y kg

Minimumkan f (xy) = 1700x + 800y
ds : 4x + 2y ³ 16 ® 2x + y ³ 8 (1)
     12x + 2y ³ 24 ® 6x + y
³ 12 (2
     2x + 6y ³ 18                   ®   x + 3y ³ 9 (3)
     (Catatan : Bentuk persyaratan ³ )
Titik Ekstrim
A (0,12) adalah titik potong antara garis (2) dan sumbu y.
B (1, 6) adalah titik potong antara garis (1) dan garis (2).
C (3, 2) adalah titik potong antara garis (1) dan garis (3).
D (9, 0) adalah titik potong antara garis (3) dan sumbu y.

f (x,y) = 1700x + 800y

f(A) = f(0,12) = 1700(0) + 800(12) = 9600
f(B) = f(1, 6) = 1700
(1) + 800( 6 ) = 6500
f(C) = f(3, 2) = 1700(3) + 800( 2 ) = 6700
f(D) = f(9, 0) = 1700(9) + 800( 0 ) = 15300

Jadi biaya minimum adalah Rp 6.500; yaitu dengan membeli 1 kg makanan A dan 6 kg makanan B.





Fungsi Linier Pada Poligonal
Matematika Kelas 1 > Program Linier

Kita bermaksud mencari nilai (khususnya maksimum/minimum) suatu fungsi Linier f (x, y) = px + qy
dimana (x,y)', memenuhi syarat-syarat sebagai berikut

ax + by £ c
dx + ey £ f
px + qy £ r

Hal di atas sama saja dengan mencari nilai maksimum/minimum suatu fungsi linier suatu poligonal.

DALIL

Jika f adalah suatu fungsi linier yang didefinisikan di atas suatu poligonal terbatas, maka nilai maksimum / minimumnya dicapai pada titik ekstrimnya (atau di sekitar titik ekstrimnya).

Contoh :

Carilah nilai maksimum dan minimum dari f(x,y) = 2x + Sy
dengan syarat : x + 2y £ 4
                      x- y£ 4
                      x ³ 1
                      y ³ -1

Langkah :
® Buatlah poligonalnya dan tentukan titik ekstrimnya.
   Sesuai dengan contoh sebelumnya titik ekstrimnya adalah
   A(1,-1) ; B(3,-1) ; C(4,0) ; D(1, 3/2 )
®Hitung nilai f(x,y) = 2x + 5y pada masing-masing titik ekstrimnya

f(A) = f(1,-1) = 2(1) + 5(-1) = -3
f(B) = f(3,-1) = 2(3) + 5(-1) = 1
f(C) = f (4, 0) = 2(4) + 5(0) = 8
f(D) = f (1, ; ) = 2(1) + 5( 3/2 ) = 9 1/2

Maka f(x,y) = 2x + Sy dengan batasan di atas mempunyai
- Nilai maksimum = 9  1/2 yang dicapai pada titik D (1, 3/2).
- Nilai minimum = -3 yang dicapai pada titik A (1,-1).



Poligonal dan Titik Ekstrim
Matematika Kelas 1 > Program Linier


Irisan dari sejumlah berhingga penyelesaian pertidaksamaan, membentuk suatu Poligonal.
Titik P disebut Titik Ekstrim dari poligonal, jika P adalah titik potong garis garis yang membatasi poligonal tersebut.
Contoh :

Gambarkan TK  x + 2y £ 4  (1)
                     x - y £ 4    (2)
                     x ³ 1         (3)
                     y ³ -1       (4)


Langkah:
® Gambarkan terlebih dahulu keempat garis batasnya dan     masing- masing tentukan daerahnya.
®  Cari irisannya yang merupakan suatu poligonal.

®
Terakhir cari koordinat titik ekstrim poligonal tersebut.
- A adalah titik potong antara garis x = 1 dan y = -1

- B adalah titik potong antara garis y = -1 dan garis x-y =4

- C adalah titik potong antara garis x + 2y = 4 dan garis x-y=4
  C (4, 0)

- D adalah titik potong antara x = 1 dan x + 2y = 4.
 
D (1, 3/2i )


Terbentuk poligonal ABCD dengan 4 titik ekstrimnya, yaitu :
A(1,-1) ; B(3,-1) ; C(4 , 0) ; D(1,3/2)


Dasar Matematis
Matematika Kelas 1 >Program Linier


PROGRAM LINIER adalah suatu teknik optimalisasi dimana variabel-variabelnya linier. Metode ini dipakai pada saat kita dihadapkan pada beberapa pilihan dengan batasan-batasan tertentu, sedangkan di lain pihak kita menghendaki keputusan yang optimum (maksimum/minimum).

DASAR MATEMATIS
Persamaan linier ax + by = c (x,y variabel ; a,b,c konstanta) membagi bidang atas 3 bagian :
1. Titik-titik yang memenuhi persamaan ax + by = c
2. Titik-titik yang memenuhi pertidaksamaan ax + by < c
3. Titik-titik yang memenuhi pertidaksamaan ax + by > c
Ket :
® grafik ax + by = c merupakan garis lurus yang berfungsi sebagai garis     batas
® Titik-titik yang memenuhi ax + by > c atau ax + by < c merupakan     suatu daerah.
contoh :

1. Gambarkan tempat kedudukan (daerah) 2x-3y £ -6
Langkah :
-gambarkan terlebih dahulu garis 2x- 3y = -6
-titik potong dengan sumbu x ® y = 0 dan x = -3 (-3,0)
-titik potong dengan sumbu y ® x =0 dan y = 2 (0,2)
 Hubungkan kedua titik potong tersebut

® pilih sembarang titik yang tidak terletak pada garis, misalkan titik    (0,0)
   Kemudian uji apakah titik tersebut memenuhi syarat
   2x - 3y = 2(0) - 3(0) = 0 < -6 (salah)
   Ternyata tidak memenuhi syarat . Berarti titik -titik yang memenuhi    syarat (yang dimaksud) adalah di pihak lain dari titik (0,0) berada    (seperti terlihat pada gambar berikut)
Ket :
  1. daerah yang diarsir merupakan daerah penyelesaian atau    menggunakan tanda anak panah (persetujuan)
  2. bila pertidaksamaan berbentuk 2x - 3y < -6 (tanpa =), maka garis 2x - 3y = -6 dibuat putus-putus, untuk menunjukkan bahwa titik titik pada garis bukan merupakan daerah penyelesaian.
2. Gambarkan daerah yang memenuhi :
x + 3y £ 12
3x + y £ 12
x ³ 0 ; y ³ 0

Langkah :
® gambarkan garis x + 3y = 12 dan tentukan daerah x + 3y £ 12...(1)
    gambarkan garis 3x + y = 12 dan tentukan daerah 3x + y £12...(2)
    syarat x
³ 0 ; y ³ 0 menunjukkan bahwa daerah yang dimaksud     terletak di kuadran I (x dan y positif)

® penyelesaiannya adalah daerah yang memenuhi keempat syarat di     atas (merupakan irisan dari penyelesaian persyaratan diatas).

daerah yang memenuhi adalah daerah yang diarsir

0 comments:

Posting Komentar