Matematika - Limit - Limit di Tak Hingga

 

sumber: https://smatika.blogspot.com/


Limit di tak hingga merupakan kajian yang tepat untuk mengetahui kecendrungan suatu fungsi jika nilai variabelnya dibuat semakin besar. Kita katakan, x menuju tak hingga, ditulis x → ∞, artinya nilai x semakin besar atau bertambah besar tanpa batas.

Diberikan sebuah fungsi f(x) = 1/x2. Apa yang terjadi dengan fungsi f(x), jika nilai x semakin besar ? Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita amati nilai fungsi f(x) untuk nilai-nilai x berikut.

x = 1       → f(x) = 1
x = 10     → f(x) = 0,01
x = 100   → f(x) = 0,0001
x = 1000 → f(x) = 0,000001
...
Dari data diatas dapat kita lihat bahwa nilai f(x) semakin mendekati 0, ketika x semakin besar. Sekarang coba perhatikan grafik fungsinya.


Jelas terlihat bahwa kurva y = 1/x2 semakin mendekati garis y = 0, ketika x semakin besar. Faktanya, seberapa besarpun x yang kita ambil, nilai 1/x2 akan semakin dekat ke 0.

Secara intuitif kita simpulkan, jika x semakin besar tanpa batas, nilai 1/x2 semakin dekat ke 0. Dalam notasi limit, pernyataan ini ditulislimx1x2=0
Sekarang coba kita amati nilai fungsi f(x) = 1/x2 untuk nilai-nilai x berikut.
x = -1       → f(x) = 1
x = -10     → f(x) = 0,01
x = -100   → f(x) = 0,0001
x = -1000 → f(x) = 0,000001

Dari data diatas dapat kita lihat bahwa f(x) = 1/x2 juga semakin dekat ke 0, ketika x semakin kecil (negatif besar). Kita tulislimx1x2=0

Nilai fungsi f(x) tidak selalu mendekati bilangan tertentu, ketika x semakin besar. Bisa saja nilai f(x) justru semakin besar dan terus bertambah besar tanpa batas. Untuk kasus seperti ini, kita tulislimxf(x)=artinya jika nilai x semakin besar tanpa batas, maka nilai f(x) juga semakin besar tanpa batas. Limit seperti ini disebut limit tak hingga di tak hingga.


 Contoh 1
Tentukan  limxx2

Jawab :
Misalkan f(x) = x2
x = 1       →  f(x) = 1
x = 10     →  f(x) = 100
x = 100   →  f(x) = 10000
...
Seperti yang kita lihat, ketika x semakin besar, nilai x2 juga semakin besar, namun tidak mendekati suatu bilangan unik tertentu, melainkan terus bertambah besar tanpa batas. Kita simpulkan limxx2=


Perlu diketahui, teorema limit dasar masih bisa kita terapkan pada limit di tak hingga. Namun, untuk kasus-kasus yang melibatkan bentuk tak tentu, seperti (∞ - ∞), (∞/∞) atau (0.∞), perlu dilakukan manipulasi aljabar terlebih dahulu.


 Sifat A   Jika n > 0 dan n bilangan rasional, maka
  1.   limx1xn=0
     
  2.  limx1xn=0, xn terdefinisi untuk x < 0


 Contoh 2
Hitung  limx(x37x2)

Jawab :
Faktorkan suku pangkat tertinggi dari polinom tersebut, kemudian hitung limit dari masing-masing faktor dengan berpedoman pada sifat A.

limx(x37x2)=limxx3(17x)=limxx3limx(17x)=limxx3(10)=limxx3=



 Contoh 3
Tentukan  limxx34x3x3+x2

Jawab :
Bagi pembilang dan penyebut dengan variabel pangkat tertinggi dari penyebut, yaitu x3, kemudian hitung limit dari masing-masing suku dengan berpedoman pada sifat A.

limxx34x3x3+x2=limxx34xx33x3+x2x3=limx14x23+1x=103+0=13



 Contoh 4
Hitung  limxx3xx42x2+1

Jawab :
Bagi pembilang dan penyebut dengan variabel pangkat tertinggi dari penyebut, yaitu x4, kemudian hitung limitnya.

limxx3xx42x2+1=limxx3xx4x42x2+1x4=limx1x1x312x2+1x4=0010+0=0



 Contoh 5
Tentukan  limxxx3x24

Jawab :
Bagi pembilang dan penyebut dengan variabel pangkat tertinggi dari penyebut, yaitu x2, kemudian hitung limitnya.

limxxx3x24=limxxx3x2x24x2=limx1xx14x2=xlim1xxlimxxlim1xlim4x2=0xlimx10=limxx=



 Contoh 6
Untuk n bilangan asli dan a0 ≠ 0, tunjukkan bahwa
limx(a0xn+a1xn1+...+an1x+an)=limxa0xn

Jawab :
Faktorkan suku pangkat tertinggi dari fungsi polinom tersebut,  kemudian hitung limitnya.

limx(a0xn+a1xn1+...+an1x+an)limxa0xn(1+a1a0x+...+an1a0xn1+ana0xn)limxa0xnlimx(1+a1a0x+...+an1a0xn1+ana0xn)limxa0xn(1+0+...+0+0)limxa0xn



 Sifat B   Jika p(x) dan q(x) adalah fungsi polinom dengan axm dan bxn berturut-turut adalah suku pangkat tertinggi dari p(x) dan q(x), maka

     1.  limx±p(x)=limx±axm

     2.  limx±q(x)=limx±bxn

     3.  limx±p(x)q(x)=limx±axmbxn

    Sifat diatas mengatakan bahwa nilai limit di tak hingga fungsi polinom ataupun rasional sama dengan nilai limit dari suku pangkat tertingginya. Dengan menggunakan sifat diatas, contoh 2 - 5 dapat diselesaikan dengan cara sebagai berikut.

    limx(x37x2)=limxx3=

    limxx34x3x3x2=limxx33x3=limx13=13

    limxx3xx42x2+1=limxx3x4=limx1x=0

    limxxx3x24=limxx3x2=limx(x)=


    Berdasarkan pangkat tertinggi pembilang dan penyebutnya, sifat B.3 dapat kita jabarkan lagi menjadi sebagai berikut.

     Sifat C   Misalkan p(x) dan q(x) adalah fungsi polinom dengan axm dan bxn berturut-turut adalah suku pangkat tertinggi dari p(x) dan q(x).

    1. Jika m = n maka
    2. limx±p(x)q(x)=ab 
    3. Jika m < n maka
    4. limx±p(x)q(x)=0
    5. Jika m > n maka
    6. limxp(x)q(x)={,ab>0,ab<0

    Sifat diatas dapat kita terjemahkan dalam tiga poin berikut.
    1. Jika pangkat tertinggi pembilang = pangkat tertinggi penyebut, nilai limitnya adalah koefisien pangkat tertinggi pembilang dibagi koefisien pangkat tertinggi penyebut.
    2. Jika pangkat tertinggi pembilang < pangkat tertinggi penyebut, nilai limitnya = 0.
    3. Jika pangkat tertinggi pembilang > pangkat tertinggi penyebut, nilai limitnya = ∞ (asalkan perbandingan koefisiennya positif) atau -∞ (asalkan perbandingan koefisiennya negatif)


    Dengan menggunakan sifat C, contoh 2, 3 dan 4 dapat diselesaikan cukup dengan memperhatikan suku pangkat tertinggi dari pembilang dan penyebut, dalam hal ini adalah pangkat dan koefisiennya.

    limxx34x3x3x2=13

    Keterangan : Pangkat tertinggi pembilang sama dengan pangkat tertinggi penyebut. Berdasarkan sifat C.1, nilai limitnya adalah koefisien pangkat tertinggi pembilang dibagi koefisien pangkat tertinggi penyebut, yaitu 1/3.

    limxx3xx42x2+1=0

    Keterangan : Pangkat tertinggi pembilang < pangkat tertinggi penyebut. Berdasarkan sifat C.2, nilai limitnya = 0.

    limxxx3x24=

    Keterangan : Pangkat tertinggi pembilang > pangkat tertinggi penyebut dan perbandingan koefisiennya negatif. Berdasarkan sifat C.3, nilai limitnya = -∞.


    Penyelesaian limit di tak hingga fungsi irasional (memuat fungsi irasional) hampir sama saja dengan fungsi polinom atau rasional. Sifat-sifat diatas masih dapat kita gunakan. Yang perlu kita cermati adalah saat bekerja dengan limit untuk x → -∞.

    Perlu kita ingat !
    Jika x>0 maka x2=x
    Jika x<0 maka x2=x

    Secara umum, dapat dinyatakan sebagai berikut !
    1.  Untuk n > 0 dan n ganjil maka
          x2n={xn,x>0xn,x<0

    2.  Untuk n > 0 dan n genap maka
          x2n=xn,xR


     Contoh 7 
    Hitung limit berikut !
    a.limx4x2+3x2x1b.limx4x2+3x2x1

    Jawab :
    Untuk x maka x2=x
    Untuk x maka x2=x

    a.limx4x2+3x2x1=limxx2(4+3x)x(21x)=limxx4+3xx(21x)=limx4+3x(21x)=4+020=1

    b.limx4x2+3x2x1=limxx2(4+3x)x(21x)=limxx4+3xx(21x)=limx4+3x(21x)=4+020=1

    Contoh diatas dapat pula diselesaikan dengan membagi pembilang dan penyebut dengan variabel pangkat tertinggi dari penyebut, yaitu x. Dengan catatan, untuk limit x→-∞, nilai x=x2.


     Contoh 8 
    Hitung limit berikut !
    a.limx(x22x4x)b.limx(2x4x2+x)

    Jawab :
    Jangan terburu-buru mengalikan bentuk diatas dengan akar sekawannya. Lakukan analisa sederhana untuk memeriksa apakah limit tersebut merupakan bentuk tak tentu.

    Analisa opsi a !
    Jika x, maka x22x dan 4x.
    Akibatnya, (x22x4x)()=

    Analisa opsi b !
    Jika x maka 2x dan 4x2+x.
    Akibatnya, (2x4x2+x)  (tak tentu)

    a.limx(x22x4x)=


    b.limx(2x4x2+x)=limx(2x4x2+x)2x+4x2+x2x+4x2+x=limx4x2(4x2+x)2x+4x2+x=limxx2x+x2(4+1x)=limxx2x+x4+1x=limx12+4+1x=12+4+0=14


     Contoh 9 
    Jika a = p dan a, p ≠ 0 tunjukkan bahwa
    a.limx(ax2+bx+cpx2+qx+r)=bq2ab.limx(ax2+bx+cpx2+qx+r)=bq2a

    Jawab :
    a.limx(ax2+bx+cpx2+qx+r)

    Untuk a = p bentuk diatas dapat ditulis menjadi
    limx(ax2+bx+cax2+qx+r)

    Kalikan dengan akar sekawannya lalu sederhanakan sehingga diperoleh
    limx(ax2+bx+c)(ax2+qx+r)ax2+bx+c+ax2+qx+rlimx(bq)x+crax2+bx+c+ax2+qx+rlimxx(bq+crx)x2(a+bx+cx2)+x2(a+qx+rx2)limxx(bq+crx)xa+bx+cx2+xa+qx+rx2limxbq+crxa+bx+cx2+a+qx+rx2bq+0a+0+0+a+0+0bq2a


    b.limx(ax2+bx+cpx2+qx+r)

    Untuk a = p bentuk diatas dapat ditulis menjadi
    limx(ax2+bx+cax2+qx+r)

    Kalikan dengan akar sekawannya, sederhanakan hingga diperoleh hasil sebagai berikut
    limxx(bq+crx)x2(a+bx+cx2)+x2(a+qx+rx2)

    Perlu kita ingat bahwa untuk x → -∞ maka x2=x. Akibatnya, bentuk diatas menjadi
    limxx(bq+crx)xa+bx+cx2xa+qx+rx2limxbq+crxa+bx+cx2a+qx+rx2bq+0a+0+0a+0+0bq2a


     Contoh 10 
    Hitung limit berikut dengan menggunakan sifat pada contoh 9 !
    a.limx(2x14x22x+1)b.limx(x24x+x+2)

    Jawab :
    Alternatif penyelesaian : hitung limit dari suku konstan secara terpisah dan hitung limit dari suku lainnya menggunakan sifat pada contoh 9.a, dengan terlebih dahulu menyatakannya dalam bentuk akar.

    a.limx(2x14x22x+1)=limx(2x4x22x+1)limx1=limx(4x24x22x+1)limx1=0(2)241(9.a)=12

    b.limx(x24x+x+2)=limx(x24x(x))+limx2=limx(x24xx2)+limx2=4021+2(9.b)=4


     Contoh 11 
    Hitung limit berikut !
    a.limxxsin1xb.limxsin1xx(1cos2x)

    Jawab :
    a.limxxsin1x

         Misalkan u = 1/x, maka x = 1/u
         Jika x→∞ maka u→0. Akibatnya,

         limxxsin1x=limu01usinu=limu0sinuu=1


    b.limxsin1xx(1cos2x)

         Misalkan u = 1/x, maka x = 1/u
         Jika x→∞ maka u→0. Akibatnya

         

    Share this post

    Iklan Atas Artikel

    Iklan Tengah Artikel 1

    Iklan Tengah Artikel 2

    Iklan Bawah Artikel