mvcal BAB5
mvcal BAB5
mvcal BAB5
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
DIKTAT KULIAH<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK<br />
(IE-308)<br />
BAB 5 INTEGRAL LIPAT<br />
Diktat ini digunakan bagi mahasiswa<br />
Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik<br />
Universitas Kristen Maranatha<br />
Ir. Rudy Wawolumaja M.Sc<br />
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI - FAKULTAS TEKNIK<br />
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA<br />
BANDUNG<br />
2012<br />
Diktat ini disusun berdasarkan “Calculus III” oleh Paul Dawkins, Lamar University dengan penyesuaian berupa penerjemahan, pengurangan<br />
dan penambahan dari sumber-sumber lainnya.
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
BAB 5. INTEGRAL LIPAT<br />
5.1. Integral Lipat Dua/ Integral Ganda / Double Integrals<br />
Bila f(x) fungsi variabel tunggal x, maka integral untuk x dalam interval<br />
, adalah:<br />
Dari definisi definite integral, maka masalah adalah masalah luas dibawah kurva f(x). Bila<br />
interval dibagi menjadi n subinterval dengan lebar dan dipilih titik, , dari<br />
setiap subinterval seperti yang ditunjukkan dibawah ini,<br />
Gambar 5.1.<br />
Setiap persegi empat diatas memiliki tinggi dan dengan menghitung luas dari setiap<br />
persegi empat dapat ditaksir pendekatan luas sebagai berikut :<br />
Untuk mendapatkan luas lebih akurat maka diambil nilai limit bila n menuju tak hingga<br />
(infinite) dan dari definisi definite integral :<br />
Bila integrasi fungsi variabel tunggal, range adalah suatu interval (ruang 1 dimensi), maka<br />
dalam fungsi 2 variabel integrasi dilakukan atas jangkauan range berupa daerah/region dalam<br />
(ruang 2 dimensi). Jadi jika fungsi adalah fungsi 2 variabel, maka<br />
Jika daerah dalam adalah persegi empat yang dinyatakan :<br />
Yang berarti: jangkauan untuk x dan y adalah dan .<br />
Berikut gambar dari permukaan S yang menggambarkan atas daerah persegi<br />
panjang R.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 92<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Gambar 5.2.<br />
Persoalan integral ganda disini menjadi mencari volume dibawah permukaan S dan diatas<br />
daerah/region R yang terletak pada bidang datar xy.<br />
Region R dibagi menjadi sub-region dengan membagi interval menjadi n<br />
subintervals dan membagi interval menjadi m subintervals. Sehingga R akan<br />
terbagi menjadi sederetan persegi panjang yang kecil dan untuk masing-masing persegi<br />
panjang dipilih sebuah titik<br />
. Berikut gambar sketsa dimaksud:<br />
Gambar 5.3.<br />
Diatas setiap persegi panjang kecil dibangun kotak dengan tinggi .<br />
Berikut adalah gambar sketsa<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 93<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Gambar 5.4.<br />
Tiap persegi panjang kecil sebagai luas basis dan tinggi sehingga volume<br />
kotak-kotak kecil tersebut dinyatakan oleh<br />
S adalah mendekati,<br />
. Total volume dibawah permukaan<br />
Digunakan notasi double sum ( Σ ) karena kita menjumlahkan volume dalam arah x dan y .<br />
Taksiran volume lebih baik dan akurat didapat dengan mengambil n dan m lebih besar dan<br />
semakin besar kita semakin baik, sehingga untuk mendapat nilai volume akurat dicari limit<br />
dimana kedua n dan m menuju tak hingga (infinity).<br />
Definisi formal dari double integral untuk fungsi 2 variabel diatas persegi panjang R adalah<br />
Ada persamaan dan perbedaan dengan notasi integral tunggal. Digunakan 2 notasi integral (<br />
yang menyatakan kita bekerja dalam dua dimensi dan dA yang menyatakan area/luas<br />
sebagai differential. (differential dA bisa dinyatakan dengan dx dy ).<br />
Tafsiran double integral dari<br />
(dan diatas bidang - xy). Atau,<br />
atas persegi empat R adalah volume dibawah fungsi<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 94<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.2. Integral teriterasi<br />
Bila pada bagian lalu integral ganda di definisikan, maka pada bagian ini dipelajari<br />
bagaimana menghitung integral ganda pada daerah persegi panjang .<br />
Teorema Fubini<br />
Jika adalah fungsi kontinu pada daerah maka,<br />
Bentuk integral diatas disebut integral teriterasi.<br />
Cara menghitung integral ganda dilakukan dengan menghitung berurutan integral terhadap<br />
differential dy atau dx. Bila perhitungan pertama dilakukan terhadap dy (integral dalam),<br />
maka batas dari integral dalam adalah batas y yang disyaratkan dan urutan perhitungan<br />
kedua adalah integrasi terhadap dx (integral luar) dan batas dari integral luar adalah batas x<br />
yang disyaratkan. Demikian sebaliknya bila perhitungan pertama dilakukan terhadap dx.<br />
Misalkan ingin dihitung:<br />
Bila perhitungan pertama dilakukan terhadap dy (integral dalam), maka batas dari integral<br />
dalam adalah batas y yang disyaratkan yaitu c, d .<br />
Perhitungan dilakukan dengan menahan x tetap dan dilakukan integrasi terhadap dy, sama<br />
seperti melakukan proses integrasi variabel tunggal. Hasil dari integrasi ini akan<br />
menghasilkan fungsi yang hanya muncul variabel x dan perhitungan kedua dilakukan<br />
terhadap dx (integral luar).<br />
Bandingkan dengan turunan parsial, dimana proses penurunan dilakukan satu demi satu<br />
terhadap x lalu terhadap y, maka proses integrasi ganda juga kurang lebih seperti demikian.<br />
Contoh 5.2.1. Hitung double integral berikut ini terhadap daerah R,<br />
Jawab<br />
,<br />
,<br />
Cara 1<br />
Dilakukan perhitungan pertama integrasi terhadap y sebagai integral dalam. Sehingga integral<br />
teriterasi dinyatakan sbb.:<br />
Perhitungan integral dalam terhadap dy dilakukan dengan menganggap x adalah tetap :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 95<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Berikutnya dilakukan proses integrasi luar terhadap dx, sehingga didapat :<br />
Cara 2<br />
Pengerjaan dilakukan dengan proses integrasi pertama terhadap x, kemudian terhadap y.Dan<br />
didapat hasil sbb.:<br />
Cara 1 & 2 memberikan hasil yang sama, jadi urutan pengerjaan tidak berpengaruh.<br />
Contoh 5.2.2. Hitung double integral berikut ini terhadap daerah R,<br />
,<br />
Integrasi dilakukan pertama terhadap y,<br />
Contoh 5.2.3. Hitung double integral berikut ini terhadap daerah R,<br />
,<br />
Integrasi pertama dilakukan terhadap x.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 96<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.2.4. Hitung double integral berikut ini terhadap daerah R,<br />
,<br />
Contoh 5.2.5. Hitung double integral berikut ini terhadap daerah R,<br />
,<br />
Substitusi :<br />
Sehingga didapat<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 97<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Bila kita melakukan integrasi pertama terhadap x maka penyelesaian akan lebih rumit.<br />
Substitusi:<br />
Sehingga,<br />
Perhitungan jelas diatas lebih rumit, jadi sebagai tip untuk alasan praktis urutan perhitungan<br />
sebaiknya dipilih urutan yang memberikan perhitungan yang paling sederhana. (karena cara 2<br />
dilakukan untuk maksud menunjukkan alas an saran diatas, perhitungan tidak dilanjutkan).<br />
Teorema<br />
Jika<br />
maka,<br />
dan dilakukan integrasi pada daerah persegi empat<br />
Contoh 5.2.6. Hitung , .<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 98<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 99<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.3. Integral Ganda batasan Umum<br />
Jika pada bagian yang lalu dilakukan proses integrasi atas daerah persegi empat, maka pada<br />
bagian ini akan dipelajari daerah yang tidak segi empat, lebih umum.<br />
dimana D adalah sembarang daerah pembatas. Ada dua jenis daerah pembatas.<br />
Berikut gambar sketsa daerah pembatas :<br />
Gambar 5.5.<br />
Daerah pembatas tersebut dinyatakan dengan standard notasi sbb. :<br />
Untuk kasus 1<br />
Untuk kasus 2.<br />
Untuk kasus 1 dimana integral didefinisiskan :<br />
Untuk kasus 2 dimana integral didefinisikan :<br />
Teorema<br />
1.<br />
2. , dimana c adalah suatu konstanta (constant).<br />
3. Jika daerah D dapat di bagi menjadi dua daerah terpisah D 1 dan D 2 maka integral dapat<br />
ditulis sebagai :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 100<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.3.1. Hitung integral atas daerah D.<br />
(a) ,<br />
(b) , D adalah daerah yang dibatasi dan .<br />
Solusi<br />
(c) , D adalah segitiga dengan ujung titik , , dan .<br />
(a) ,<br />
(b) , D adalah daerah dibatasi oleh dan .<br />
Digambarkan dalam sketsa berikut ini :<br />
Gambar 5.6.<br />
Sehingga bisa dinyatakan dalam rumusan ketidaksamaan :<br />
Sehingga perhitungan integralnya:<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 101<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
(c) , D adalah segitiga dengan koordinat titik ujung , , dan<br />
Gambar sketsa D adalah sbb.:<br />
Gambar 5.7.<br />
Sisi pembatas segi tiga dapat diperoleh persamaan garisnya, seperti yang dinyatakan dalam<br />
gambar sketsa diatas. Ada dua cara untuk menyatakan daerah pembatas, yaitu pertama<br />
dengan menyatakan y = f(x) dan kedua dengan menyatakan x = f(y). Untuk cara pertama,<br />
maka daerah pembatas adalah:<br />
dimana,<br />
Cara kedua dengan menyatakan x sebagai f(x):<br />
Maka daerah pembatas dinyatakan sebagai:<br />
Solusi dengan cara 1<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 102<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Solusi dengan cara 2<br />
Cara ini lebih ringkas dari cara 1:<br />
Contoh 1 menunjukkan solusi yang bisa dilakukan dengan 2 cara, yaitu cara 1 melakukan<br />
urutan integrasi, pertama terhadap x kemudian terhadap y dan cara 2 melakukan urutan<br />
integrasi pertama terhadap y kemudian terhadap x.<br />
Terkadang ada persoalan yang solusinya hanya dengan 1 cara, apakah cara 1 atau cara 2 saja.<br />
Contoh 5.3.2. Hitung integral berikut :<br />
Solusi<br />
(a)<br />
(b)<br />
(a)<br />
Bila kita mencoba meng integrasi terhadap y maka tidak bisa karena kita membutuhkan y 2<br />
didepan exponential. Maka dapat dicoba dengan membalik urutan yaitu melakukan integrasi<br />
pertama terhadap x, kemudian terhadap y. Namun untuk itu kita harus melakukan<br />
penyesuaian untuk batas integralnya, dan cara yang terbaik adalah dengan menggambarkan<br />
sketsa daerah pembatas dan menata ulang pernyataan batasan nya. :<br />
Dari rumusan integral diketahui ketidaksamaan yang mendefinisikan daerah pembatas<br />
adalah:<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 103<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Dari ketidaksamaan diatas kita tahu batas bawah daerah pembatas adalah kurva<br />
batas atas daerah pembatas adalah dan batas pembatas tersebut terletak antara<br />
dan .<br />
Berikut ini sketsa dari daerah pembatas :<br />
dan<br />
Gambar 5.8.<br />
Karena urutan proses integrasi ditukar menjadi pertama integrasi terhadap x, maka kita perlu<br />
menyatakan pembatas integrasi x sebagai fungsi y, x = f(y). Sehingga didapat :<br />
Garis pembatas horizontal x mulai dari and berakhir pada dan jangkauan dari<br />
y mulai dari 0 sampai 9.<br />
Sehingga pernyataan integral awal ekivalen dengan pernyataan berikut dan hasil perhitungan:<br />
(b)<br />
Sama dengan contoh 2a, disini proses integrasi terhadap x tidak dapat dilakukan, sehingga<br />
dicoba urutan dibalik, untuk itu batas integral perlu disesuaikan.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 104<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Sketsa dari daerah pembatas :<br />
Jadi kita mendapatkan batas integral:<br />
Gambar 5.9.<br />
Hasil perhitungan integral ,<br />
Interpretasi geometris double integral sebagai volume dibawah fungsi permukaan<br />
dan diatas daerah pada bidang xy,<br />
Contoh 5.3.3. Hitung volume benda yang terletak dibawah fungsi permukaan<br />
dan terletak diatas daerah pada bidang xy yang dibatasi oleh<br />
.<br />
Solusi<br />
Berikut ini sketsa permukaan dan daerah dibawah permukaan pada bidang xy .<br />
dan<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 105<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Gambar 5.10.<br />
Berikut daerah pembatas pada bidang xy.<br />
Gambar 5.11.<br />
Titik potong persamaan garis pembatas adalah : d an .<br />
Jadi, ketidaksamaan daerah D pada bidang xy dapat dinyatakan sbb.:<br />
Volume dapat dihitung :<br />
Contoh 5.3.4. Hitung volume benda yang dibatasi bidang , , ,<br />
.<br />
Solusi<br />
Persamaan bidang pertama,<br />
, ditulis ulang sebagai,<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 106<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
merupakan fungsi permukaan bidang atas dari benda yang dicari, dan terletak diatas daerah<br />
pembatas D pada bidang xy. Bidang kedua, , adalah bidang sisi dari volueme benda.<br />
Sketsa benda adalah sbb. :<br />
Gambar 5.12.<br />
Daerah pembatas D adalah daerah pada bidang xy ( ) yang dibatasi oleh , ,<br />
dan garis dimana bidang<br />
memotong bidang xy. Dengan memasukkan<br />
dapat ditetapkan perpotongan bidang<br />
dengan bidang xy , yaitu:<br />
Sehingga gambar sketsa daerah D adalah sbb. :<br />
Gambar 5.13.<br />
Interpretasi geometris integral ganda, sebagai Luas suatu daerah :<br />
Misal diinginkan untuk menghitung luas dari daerah yang tersrsir yang ditunjukkan dalam<br />
gambar dibawah ini :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 107<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Gambar 5.14.<br />
Area (A) dapat dinyatakan dalam persamaan integral tunggal :<br />
Atau dengan integral ganda dapat dinyatakan sebagai :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 108<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.4. Integral Ganda dalam Koordinat Polar<br />
Dalam beberapa kasus melakukan proses integrasi menggunakan koordinat Cartesian akan<br />
lebih rumit daripada melakukan proses integral pada system koordinat lainnya (polar,<br />
silendris, bola). Menghitung integral ganda suatu fungsi permukaan diatas daerah pembatas D<br />
yang berbentuk cakram, bagian dari cakram . Melakukan perhitungan integral ganda dalam<br />
koordinat Cartesian akan lebih rumit daripada dalam koordinat polar.<br />
Misal diminta untuk menghitung integral ganda,<br />
f x, y dA<br />
D<br />
, D adalah cakram dengan radius 2.<br />
Dalam koordinat Cartesian, maka daerah D dinyatakan dalam ketidaksamaan x dan y,<br />
Sehingga bentuk integral gandanya,<br />
Dengan menggunakan koordinat polar daerah D dapat dinyatakan dengan ketidaksamaan :<br />
Dengan merubah variabel x dan y ke r dan θ dan dA = dx dy ke pernyataan koordinat polar<br />
maka kita bisa menghitung dalam koordinat polar yang prosesnya akan lebih sederhana.<br />
Perlu diperhatikan dalam konversi koordinat Cartesian ke koordinat polar , bahwa:<br />
, tetapi !!!!!!!!!!!!!<br />
Berikut penurunan rumusan dA untuk koordinat polar:<br />
Misal daerah pembatas dalam koordinat polar digambarkan sbb.<br />
Gambar 5.15.<br />
Daerah pembatas dapat dinyatakan dengan ketidaksamaan :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 109<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Untuk mendapatkan dA dalam koordinat polar, ditunjukkan dengan proses dibawah ini:<br />
Gambar 5.16.<br />
Bila daerah pembatas D dibagi kedalam kisi-kisi yang dibatasi garis jejari dan garis busur<br />
sudut maka didapat gambaran seperti gambar diatas. Dan dari perbesaran satu kisi yang<br />
didapat dalam gambar diatas, diperoleh sepotong daerah pembatas . Dua sisi dari<br />
potongan daerah pembatas ini mempunyai sisi sepanjang , dimana adalah<br />
radius dari busur luar dan adalah radius dari busur dalam. Panjang busur dalam adalah<br />
dan panjang busur luar adalah , dimana adalah sudut antara dua jejari yang<br />
membatasi daerah tersebut. Bila diasumsikan, kisi-kisi sedemikian kecil sehingga bisa<br />
dianggap , sehingga dapat di asumsi kan potongan daerah pembatas mendekati<br />
persegi empat, sehingga:<br />
dan bila kisi-kisi sedemikian kecilnya, sehingga dapat dianggap :<br />
Sehingga dengan assumsi diatas, didapat:<br />
Untuk merubah variabel x dan y ke variabel r dan , maka dengan menggunakan rumus<br />
konversi :<br />
Didapat rumusan integral ganda dalam koordinat polar :<br />
Contoh 5.4.1. Hitung integral berikut dengan merubah kekoordinat polar.<br />
(a) , D adalah bagian dari daerah yang dibatasi kurva radius 2 dan radius 5<br />
dan berpusat dititik origin dan berada di kuadran 1.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 110<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
(b)<br />
, D adalah unit circle yang berpusat dititik origin.<br />
Solusi<br />
(a) , D adalah bagian dari daerah yang dibatasi kurva radius 2 dan radius 5<br />
dan berpusat dititik origin dan berada di kuadran 1.<br />
Dalam koordinat polar, daerah pembatas D diatas dinyatakan dengan ketidaksamaan :<br />
Untuk r :<br />
Untuk θ yang terletak di kuadran pertama : 0 θ<br />
Sehingga integral dinyatakan :<br />
π<br />
2<br />
(b)<br />
, D adalah unit circle yang berpusat dititik origin.<br />
Dalam koordinat polar, daerah pembatas D dinyatakan dalam ketidaksamaan :<br />
Sehingga integral dalam koordinat polar :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 111<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.4.2. Tentukan luas daerah yang berada dalam dan diluar .<br />
Solusi<br />
Sketsa daerah D, digambarkan terarsir.<br />
Gambar 5.17.<br />
Untuk menentukan luas daerah tersebut, perlu dicari nilai θ dimana kedua kurva memotong.<br />
Titik tersebut ditentukan dengan menyamakan kedua persamaan, sehingga:<br />
Sehingga sketsa dengan sudut yang didapat diatas digambarkan.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 112<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Gambar 5.18.<br />
Catatan : adalah penulisan alternative dari sudut .<br />
Sehingga range dari sudut θ dan jejari r adalah :<br />
Sehingga luas D adalah,<br />
Contoh 5.4.3. Hitung volume daerah yang terletak didaerah dibawah bola ,<br />
diatas bidang dan didalam silender .<br />
Solusi<br />
Rumus untuk mendapatkan volume dibawah suatu fungsi diatas daerah pembatas adalah:<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 113<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Persamaan bola ditulis ulang kedalam bentuk , sehingga menjadi<br />
Daerah pembatas D adalah daerah cakram (bagian dalam dari perpotongan silender dengan<br />
bidang xy atau z=0, yaitu lingkaran ), sehingga daerah D dinyatakan sebagai<br />
cakram pada bidang xy .<br />
Gambar 5.19. Sketsa benda yang akan dicari volumenya :<br />
Sehingga, bentuk benda yang ingin dicari volumenya adalah suatu silender dengan topi<br />
penutup yang didapat dari bola. Secara intuitif maka dapat dikatakan bahwa perhitungan<br />
integral untuk mencari volume benda tersebut akan lebih sederhana apabila dilakukan dalam<br />
koordinat polar daripada koordinat Cartessian. Dan batas daerah pembatas D dinyatakan:<br />
Dan kita perlu merubah fungsi kesistem koordinat polar sehingga:<br />
Volume yang dicari adalah :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 114<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.4.4. Dapatkan volume dari benda yang terletak didalam permukaan<br />
dan dibawah bidang datar .<br />
Solution<br />
Gambar sketsa benda dimaksud adalah :<br />
Rumus :<br />
Gambar 5.20.<br />
Adalah untuk mendapatkan volume benda dibawah fungsi<br />
mendapatkan volume diatas fungsi tersebut.<br />
First, notice that<br />
dan persoalan kita adalah<br />
Memberikan volume benda dibawah permukaan bidang<br />
D sedangkan :<br />
untuk suatu daerah pembatas<br />
Adalah volume benda dibawah , untuk suatu daerah pembatas D.<br />
Volume Benda yang dicari dalam kasus ini adalah :<br />
Untuk menghitung volume benda dimaksud, maka perlu di tentukan daerah pembatas D dan<br />
setelah itu dilakukan konversi seluruh variabel ke koordinat polar. Daerah pembatas D<br />
adalah daerah dari hasil proyeksi dari perpotongan bidang fungsi z =16 dengan fungsi<br />
permukaan , kebidang xy. Perpotongan fungsi z=16 dengan adalah<br />
, yaitu lingkaran dengan radius 4.<br />
Sehingga ketidaksamaan dari daerah pembatas dan konversi fungsi kedalam koordinat polar<br />
adalah :<br />
Volume benda yang dicari adalah :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 115<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.4.5. Hitung integral berikut dengan merubah ke koordiant polar.<br />
Solusi<br />
Mengerjakan integral diatas dalam koordinat Cartessian hampir tidak mungkin. Jadi perlu<br />
dirubah ke koordinat polar.<br />
Berikut adalah ketidaksamaan daerah pembatas D dalam koordinat Cartessian :<br />
Persamaan pembatas atas x adalah :<br />
Dan persamaan diatas adalah sisi kanan (sisi x≥0) dari lingkaran berpusat di 0 dan radius = 1,<br />
sedangkan range y menyatakan bahwa y adalah positif.<br />
Dalam koordinat polar maka daerah pembatas D dapat dinyatakan dengan ketidaksamaan :<br />
Dan dengan selalu mengingat,<br />
Perhitungan integral dalam koordinat polar menjadi :<br />
Sehingga :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 116<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.5. Integral Lipat Tiga<br />
Bila integral lipat dua, proses integral dilakukan diatas daerah 2 dimensi ( dA=dx dy), maka<br />
integral lipat tiga integrasi dilakukan atas daerah 3 dimensi (dV = dx dy dz).<br />
Notasi Integral lipat tiga adalah :<br />
Integrasi juga dilakukan atas daerah pembatas, dalam lipat tiga daerah pembatas sederhana<br />
dapat berupa kotak,<br />
Notasi yang digunakan, untuk x, y, dan z.<br />
Sehingga integral lipat tiga untuk daerah pembatas diatas dinyatakan sebagai,<br />
Kita dapat melakukan integrasi pertama terhadap x, kemudian terhadap y dan terakhir<br />
terhadap z, tapi urutan bisa juga xzy, yxz, yzx, zxy,zyx, sehingga ada 3! = 6 cara untuk urutan<br />
melakukan integrasi.<br />
Contoh 5.5.1. Hitung integral berikut,<br />
,<br />
Solusi<br />
Urutan integrasi dilakukan dengan urutan zxy:<br />
Fakta<br />
Volume suatu daerah pembatas E dalam tiga dimensi adalah:<br />
Bila contoh diatas integrasi lipat tiga dilakukan atas daerah pembatas berbentuk sederhana<br />
kotak, berikut ini tinjauan dilakukan untuk daerah pembatas yang lebih umum.<br />
Berikut adalah sketsa dari kemungkinan pertama:<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 117<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Gambar 5.21.<br />
Dalam kasus ini daerah pembatas E didefinisikan sebagai berikut,<br />
dimana adalah notasi yang memberi arti bahwa titik ada dalam daerah D<br />
yang terletak pada bidang- xy . Perhitungan integral lipat tiga adalah sebagai berikut:<br />
Dimana integral lipat dua dapat dihitung dengan metoda yang telah dibahas dalam bab<br />
sebelumnya, yaitu bisa dihitung terhadap x kemudian y atau melakukan konversi ke<br />
koordinat polar bila diperlukan.<br />
Contoh 5.5.2. Hitung<br />
dimana E adalah daerah pembatas yang terletak dibawah<br />
bidang<br />
dan terletak juga pada octan pertama (yaitu x positif, y positif & z<br />
positif). T<br />
Solusi<br />
Apakah oktan Bila dalam 2 dimensi sistem koordinat dapat dibagi menjadi 4 kuadrant,<br />
maka dalam 3 dimensi sistem koordinat dapat dibagi menjadi 8 oktan.<br />
Berikut sketsa dari bidang<br />
dalam oktan pertama yaitu semua koordinat positif.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 118<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Gambar 5.22.<br />
Langkah berikutnya adalah menetapkan daerah pembatas D pada bidang= xy.<br />
Daerah pembatas D adalah sebuah segi tiga dengan 3 titik sudut pada , , dan<br />
. Gambar sketsa D.<br />
Gambar 5.33.<br />
Langkah selanjutnya adalah menetapkan batas-batas integral dan karena diketahui bahwa<br />
bidang pembatas terletak di oktan pertama (berarti diatas bidang ), maka<br />
diperoleh pembatas integral untuk z.<br />
Untuk integral lipat dua atas D maka pembatas integral dapat dipilih 2 alternatif<br />
ketidaksamaan dibawah:<br />
Misal dipilih alternatif yang pertama, sehingga perhitungan integral menjadi:<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 119<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Sketsa kemungkinan kedua variasi daerah pembatas:<br />
Gambar 5.34.<br />
Disini daerah pembatas E di definisikan sebagai berikut,<br />
Jadi daerah pembatas D terletak pada bidang-yz. Perhitungan integral lipat tiga adalah<br />
sebagai berikut:<br />
Seperti pada kemungkinan pertama, maka integral lipat dua dapat dihitung terhadap y<br />
kemudian z atau melakukan konversi ke koordinat polar bila diperlukan.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 120<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.5.3. Hitung volume benda yang terletak pada daerah pembatas yang terletak<br />
didalam bidang dan didepan bidang-yz yang dibatasi oleh dan<br />
.<br />
Solusi<br />
Dalam kasus ini daerah pembatas D telah diberikan dengan jelas, sehingga tidak perlu dicari,<br />
Gambar sketsa daerah pembatas D dan juga sketsa bidang pembatas<br />
dan proyeksi<br />
D melewati bidang sehingga lebih memudahkan untuk membayangkannya :<br />
Gambar 5.35.<br />
Sketsa dari volume yang dicari yaitu volume daerah pembatas adalah sbb. :<br />
Gambar 5.36.<br />
Sehingga pembatas dari tiap variable integral adalah :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 121<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Volume yang dicari adalah :<br />
sketsa kemungkinan ketiga variasi daerah pembatas:<br />
Disini E didefinisikan sebagai,<br />
Gambar 5.37.<br />
Jadi daerah pembatas D terletak pada bidang-xz. Perhitungan integral lipat tiga adalah<br />
sebagai berikut:<br />
Integral lipat dua dapat dihitung terhadap x kemudian z atau melakukan konversi ke<br />
koordinat polar bila diperlukan.<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 122<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.5.4. Hitung<br />
dibatasi oleh permukaan dan bidang datar .<br />
Solusi<br />
Berikut adalah sketsa dari benda E.<br />
dimana daerah pembatas E adalah benda yang<br />
Gambar 5.37.<br />
Daerah pembatas D pada bidang- xz dapat dilihat sebagai proyeksi dari permukaan<br />
yang adalah elliptic paraboloid terhadap bidang-xz, dan D akan berupa cakram<br />
pada bidang-xz , dengan memasukkan y=8 kedalam persamaan didapat:<br />
Soal ini akan lebih mudah dan feasible dikerjakan dengan memproses integral lipat tiga<br />
dengan urutan pertama melakukan integrasi terhadap y dalam koordinat Cartessian dan<br />
urutan integrasi kedua dan ketiga (integral lipat dua) dalam koordinat polar dan diperlukan<br />
konversi variabel x dan z menjadi θ dan r.<br />
Pembatas integral untuk urutan pertama dalam y, integral kedua dan ketiga dalam θ dan r :<br />
Sehingga perhitungan integral urutan pertama dalam Cartessian :<br />
Integral lipat dua dilakukan dalam koordinatl polar , dibutuhkan konversi sehinnga integrand<br />
menjadi :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 123<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Perhitungan integral adalah :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 124<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.6. Integral Lipat Tiga dalam Koordinat Silendris<br />
Berikut ini rumus konversi ke koordinat Silendris.<br />
Untuk melakukan integral lipat tiga dalam koordinat silendris, maka dV perlu dalam sistem<br />
koordinat silendris dan dalam koordinat silendris maka :<br />
Daerah pembatas, E, sebagai daerah pembatas integral lipat tiga menjadi:<br />
Catatan : Pernyataan diatas adalah untuk E dimana D terletak dibidang- xy. Bentuk diatas<br />
dapat disesuaikan menurut daerah D apakah terletak pada bidang- yz atau bidang- xz.<br />
Selanjutnya dalam koordinat silendris integral lipat tiga dapat di nyatakan sebagai :<br />
Contoh 5.6.1. Hitung<br />
dimana E adalah daerah pembatas yang terletak dibawah<br />
bidang diatas bidang- xy dan antara silender dan .<br />
Solusi<br />
Jangkauan (range) batas z dalam Cartesian dikonversi menjadi dalam koordinat silendris,<br />
sehingga didapat :<br />
Selanjutnya, daerah pembatas D adalah daerah antara dua lingkaran<br />
pada bidang-xy dengan jangkauan batas θ dan r yang dinyatakan :<br />
Sehingga perhitungan integral :<br />
dan<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 125<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.6.2. Ubahlah pernyatan<br />
menjadi pernyataan integral dalam koordinat silendris.<br />
Solusi<br />
Berikut batasan jangkauan pembatas integral untuk variabel x, y, z :<br />
Ketidaksamaan pertama dan kedua mendefinisikan daerah pembatas D dan karena batas atas<br />
dan bawah x adalah dan yang berarti : seluruh atau sebagaian dari daerah<br />
setengah lingkaran sisi kanan dengan radius 1 dengan titik pusat 0. Dan karena batasan y<br />
adalah berarti daerah seluruh potongan setengah lingkaran sebelah kanan.<br />
Sehingga bila dinyatakan dalam koordinat silendris berarti :<br />
Dan batasan jangkauan z diubah kesilendris menjadi :<br />
Sehingga pernyataan integral menjadi :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 126<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.7. Integral Lipat Tiga dalam Koordinat Bola<br />
Gambar sketsa berikut menunjukkan hubungan antara sistem koordinat Cartessian dan sistem<br />
koordinat Bola.<br />
Gambar 5.38.<br />
Rumus konversi untuk koordinat bola adalah :<br />
Terdapat pembatasan untuk variabel :<br />
Untuk integral lipat tiga maka daerah pembatas E dibatasi dalam jangkauan :<br />
Berikut ini sketsa dari irisan bola dimana batas bawah dari dan keduanya adalah nol ,<br />
Gambar 5.39.<br />
Sketsa diatas menunjukkan bahwa daerah E adalah irisan antara bola dan cone (kerucut).<br />
Bentuk integral lipat tiga adalah :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 127<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.7.1. Hitung dimana E adalah potongan atas dari bola .<br />
Solusi<br />
Karena daerah pembatas adalah potongan atas bola, maka batas variabel , θ dan adalah :<br />
Sehingga perhitungan integral lipat tiga :<br />
Contoh 5.7.2. Ubahlah<br />
lipat tiga dalam sistem koordinat bola.<br />
Solusi<br />
Berikut jangkauan batasan untuk variabel y, x dan z :<br />
menjadi pernyataan integral<br />
Batasan x menyatakan sebagai bagian sisi kanan dari cakram yang berpusat di 0 dan<br />
mempunyai radius 3. Dan karena batasan y menyatakan bernilai positif, maka cakram<br />
tersebut berada di kuadrant pertama (x, y positif). Dan karena D ada di kuadran pertama dan<br />
nilai z adalah positif, maka E ada dalam oktan pertama (x, y, z positif) dan hal tersebut<br />
berakibat jangkauan adalah :<br />
Untuk batasan atas z dimana batas bawah<br />
, yang berupa bagian atas dari suatu<br />
cone dan batas atas , berupa bagian atas dari potongan bola<br />
Sehingga dapat ditentukan batasan dari sebagai :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 128<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Untuk menetapkan jangkauan dari batas , dilakukan dengan menentukan<br />
perpotongan/irisan antara cone dengan bola, yaitu dengan memasukkan persamaan cone<br />
kedalam persamaan bola, sehingga didapat<br />
Telah diketahui bahwa dan dari rumus konversi z maka didapat :<br />
Sehingga , didapat jangkauan batasan variabel :<br />
Diketahui juga bahwa , sehingga :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 129<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.8. Perubahan Variabel<br />
Dalam Kalkulus Dasar dikenal Aturan Substitusi yang menyatakan :<br />
b<br />
d<br />
f g x g ′ x dx = f u du dimana u = g (x)<br />
a<br />
c<br />
Pernyataan diatas adalah melakukan integral dalam x dan merubahnya menjadi mengambil<br />
integral dalam u, atau dengan kata lain melakukan perubahan variabel dalam proses integral.<br />
Pada bagian ini dipelajari perubahan variabel dalam integral lipat dua dan lipat tiga.<br />
Sebenarnya, pada bab yang lalu telah dipelajari bagaimana melakukan konversi / perubahan<br />
dari sistem koordinat Cartessian ke koordinat polar untuk integral lipat dua dan melakukan<br />
konversi dari koordinat Cartessian ke sistem koordinat silendris dan sistem koordinat bola<br />
untuk integral lipat tiga. Dan diketahui pula ternyata dibutuhkan penyesuaian rumus untuk<br />
dA dan dV.<br />
Salah satu alasan merubah variabel adalah untuk mendapatkan bentuk integral baru dimana<br />
dalam variabel yang baru, proses integrasi lebih mudah. Alasan lainnya adalah merubah<br />
daerah pembatas yang lebih sederhana untuk dikerjakan.<br />
Persamaan yang mendefinisikan perubahan variabel disebut transformasi.<br />
Dengan melakukan perubahan variabel dalam integral lipat, ternyata daerah pembatas juga<br />
ikut berubah.<br />
Berikut contoh apa yang terjadi dengan daerah, R, dalam sistem koordinat- xy yang di<br />
transformasi menjadi daerah pembatas dalam koordinat-uv.<br />
Contoh 5.8.1. Tentukan daerah pembatas baru yang didapat dengan melakukan transformasi<br />
pada daerah pembatas R.<br />
(a) R adalah sebuah ellipse dan dilakukan transformasi , .<br />
(b) R adalah daerah yang dibatasi oleh , , dan dan<br />
transformasi adalah , .<br />
(a) R adalah ellipse dan transformasi adalah , .<br />
Dengan memasukkan transformasi kedalam persamaan ellipse didapat :<br />
Jadi, bentuk awal ellipse setelah ditransformasi menjadi cakram dengan 2.<br />
(b) R adalah daerah yang dibatasi oleh , , dan dan<br />
transformasi adalah , .<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 130<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Sama seperti contoh (a), transformasi dimasukkan kedalam persamaan dan hal ini dilakukan<br />
untuk ketiga garis pembatas. Berikut sketsa dari R dalam koordinat xy :<br />
Gambar 5.40.<br />
Dilakukan transformasi untuk setiap persamaan garis batas segi tiga.<br />
Untuk garis<br />
, dengan memasukkan transformasi,<br />
Untuk garis ,<br />
Terakhir untuk garis .<br />
Sehingga daerah baru yang diperoleh setelah transformasi adalah :<br />
Gambar 5.41<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 131<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Dalam proses integrasi, dengan melakukan transformasi diharapkan diperoleh bentuk<br />
integrand yang lebih sederhana dan daerah pembatas yang lebih mudah untuk perhitungan<br />
integral.<br />
Untuk merubah variabel dalam proses integral lipat dua dibutuhkan Jacobian untuk<br />
transformasi .<br />
Berikut definisi Jacobian.<br />
Definisi<br />
Jacobian untuk transformasi , adalah:<br />
Jacobian didefinisikan sebagai determinant dari matrix 2x2 , dimana perhitungannya sbb. :<br />
Sehingga untuk Jacobian didapat rumus determinant,<br />
Dengan menggunakan Jacobian integral lipat dua dengan perubahan variabel dapat<br />
dirumuskan sebagai :<br />
Suppose that we want to integrate<br />
Perubahan variabel untuk Integral Lipat Dua<br />
over the region R. Under the transformation<br />
, the region becomes S and the integral becomes,<br />
Catatan : du dv digunakan menggantikan dA dalam integral, untuk menegaskan bahwa proses<br />
integral sekarang adalah terhadap u dan v.<br />
Bentuk rumus ekivalen dA dinyatakan :<br />
Contoh 5.8.2. Dengan menggunakan Jacobian, tunjukkan bahwa perubahan ke koordinat<br />
polar menghasilkan<br />
Jawab :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 132<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Transformasi disini adalah rumus / formula konversi:<br />
Jacobian dari transformation adalah,<br />
Sehingga ,<br />
Contoh 5.8.3. Hitung<br />
dimana R adalah daerah trapezium dengan titik ujung<br />
, , dan menggunakan transformasi dan .<br />
Jawab<br />
Berikut sketsa dari daerah pembatas R dan persamaan garis batas didapat :<br />
Gambar 5.42.<br />
Untuk setiap persamaan garis yang membatasi trapezium, dimasukkan persamaan<br />
transformasi, sehingga didapat :<br />
Transformasi untuk persamaan garis, adalah :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 133<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Transformasi untuk persamaan garis adalah :<br />
Transformasi untuk persamaan garis adalah :<br />
Transformasi untuk persamaan garis adalah :<br />
Daerah pembatas baru S adalah persegi panjang dengan garis pembatas , ,<br />
dan<br />
dan jangkauan (range) dari u dan v adalah,<br />
Didapat Jacobian.<br />
Sehingga integral lipat dua menjadi,<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 134<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Contoh 5.8.4. Hitung dimana R adalah ellipse dan<br />
menggunakan transformasi , .<br />
Jawab<br />
Dengan memasukkan transformasi kepersamaan ellipse maka didapat :<br />
Dengan membagi dengan 2 didapat persamaan yang menyatakan R berubah menjadi<br />
Atau suatu lingkaran radius 1. Daerah pembatas baru lebih sederhana dari yang awal.<br />
Untuk fungsi integrand juga berubah menjadi :<br />
Jacobian didapat :<br />
Sehingga integral menjadi :<br />
Untuk integral lipat tiga, langkah yang digunakan sama, yaitu pertama mulai dari daerah<br />
pembatas R dan dengan menggunakan transformasi , , dan<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 135<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
akan merubah daerah pembatas menjadi daerah pembatas baru S. Untuk<br />
melakukan integrasi digunakan Jacobian. Definisi Jacobian untuk transformasi 3 variabel :<br />
Disini Jacobian di definisikan sebagai matrix 3x3 .<br />
Integral dari transformasi menjadi :<br />
Seperti integral lipat dua, maka differential dV dinyatakan sebagai :<br />
Contoh 5.8.5. Verifikasi bahwa .<br />
Jawab<br />
Transformasi :<br />
Jacobian didapat,<br />
Sehingga didapat dV ,<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 136<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
5.9. Luas Permukaan<br />
Luas bidang permukaan dimana adalah suatu titik pada daerah pembatas<br />
pada bidang- xy dinyatakan dalam integral lipat dua sbb. :<br />
Contoh 5.9.1. Dapatkan luas permukaan dari bidang<br />
yang terletak pada<br />
oktan pertama.<br />
Solution<br />
Sketsa dari bidang permukaan<br />
yang terletak pada oktan pertama (yaitu daerah<br />
x,y,z positif adalah sbb. :<br />
Sketsa dari daerah pembatas D.<br />
Gambar 5.43.<br />
Gambar 5.44.<br />
Daerah pembatas D didapat dengan memasukkan nilai z = 0 pada persamaan fungsi<br />
permukaan yang berarti irisan bidang permukaan dengan<br />
bidang-xy. Didapat persamaan sisi miring segitiga diatas.<br />
Persamaan ditulis ulang dalam bentuk yaitu :<br />
Batasan daerah D adalah,<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 137<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK
Rudy Wawolumaja Multivariable Calculus UK Maranatha 2012<br />
Sehingga luas permukaan adalah :<br />
Contoh 5.9.2. Hitung Luas Permukaan suatu permukaan<br />
yang .<br />
Solusi<br />
yang terletak pada silender<br />
Luas permukaan yang dicari adalah dari sebagian dimana dibatasi daerah<br />
pembatas berupa cakram dengan radius = 1 dan berpusat dititik 0.<br />
Turunan parsial didapat :<br />
Sehingga persamaan integral lipat dua untuk luas permukaan adalah :<br />
Diketahui daerah pembatas D berbentuk cakram, sehingga proses integrasi akan lebih mudah<br />
dilakukan dalam koordinat polar, yaitu :<br />
Rudy Wawolumaja- Universitas Kristen Maranatha Halaman 138<br />
KALKULUS PEUBAH BANYAK