1.
Relasi Rekursif Homogen Linear Berderajat Dua
dengan Koefisien Konstanta
Nyatakan apakah masing-masing
relasi rekursif berikut merupakan relasi rekursif homogen linear berderajat dua
dengan koefisien konstanta atau bukan:
1.
ak = (–4)ak – 1 + (k + 1)ak – 2
2.
bk = bk – 1 + bk – 2
3.
ck = (ck – 1)2 + ck – 1 ∙ ck – 2
4.
dk = dk – 1 + dk – 2 + dk – 3
5.
ek = 2ek – 2
6.
fk = 2fk – 1 + 3fk – 2 – 5
Pembahasan : Kita dapat
mengidentifikasi relasi-relasi rekursif tersebut dengan menggunakan definisi di
atas.
1.
Bukan; koefisiennya bukan konstanta.
2.
Iya; A = 1 = B.
3.
Bukan; tidak linear.
4.
Bukan; tidak berderajat dua.
5.
Iya; A = 0 dan B = 2.
6.
Bukan; tidak homogen.
2. Diketahui
: Suatu barisan c0, c1, c2, … didefinisikan secara rekursif sebagai berikut :
Untuk semua bilangan bulat k ≥ 2,
Ck = ck-1 + k ck-2 + 1
Dengan kondisi awal c0 = 1 dan c1 = 2.
Ditanya : Hitunglah c5!
Penyelesaian :
Oleh karena barisan didefinisikan
secara rekursif, maka c5 tidak bisa dihitung secara langsung, tetapi harus
terlebih dahulu menghitung c2, c3 dan c4.
c2 = c1 + 2 c0 + 1 = 2 + 2.1 + 1 = 5
c3= c2 + 3 c1 + 1 = 5 + 3.2 + 1 = 12
c4= c3 + 4 c2 + 1 = 12 + 4.5 + 1 = 33
c5= c4 + 5 c3 + 1 = 33 + 5.12 + 1 = 94
Jadi, c5 = 94
3. Diketahui
: Misalkan a1, a2, … ; b1, b2, … dan c1, c2, … adalah 3 barisan yang semua
sukunya memenuhi relasi rekurensi. Nilai suatu suku sama dengan 3 kali nilai
suku sebelumnya.
Jadi, ak = 3ak-1; bk=3bk-1; ck=3 ck-1.
Tetapi kondisi awal ketiga barisan
tersebut berbeda :
a1= 0 ; b1 = 1 ; c1= 2
Ditanya : Nyatakan barisan-barisan
terebut dengan cara menuliskan beberapa suku awal barisannya !
Apakah ketiga nya merupakan barisan
yang sama ?
Penyelesaian :
Pada barisan a1, a2….
a2 = 3a1 =3.0 = 0
a3 = 3a2 = 3.0 = 0
a4 = 3a3 = 3.0 = 0
pada barisan b1, b2….
b2 = 3b1 = 3.1 = 3
b3 = 3b2 =3.3 = 9
b4 = 3b3 = 3.9 = 27
pada barisan c1, c2….
c2 = 3c1 = 3.2 = 6
c3 = 3c2 = 3.6 =18
c4 = 3c3 = 3.18 = 54
dengan demikian , barisan a1 adalah
:0,0,0 …
barisan b1 adalah: 3,9,27…
barisan c1 adalah: 6,18,54…
tampak bahwa ketiga barisan tersebut
berbeda. Baik relasi rekurensi maupun kondisi awal barisan yang sangat
mempengaruhi nilai-nilai suku barisan yang berbentuk.
4. Diketahui
: Misalkan a0 , a1 , a2 , … , adalah barisan yang didefinisikan secara rekursif
sebagai berikut :
Untuk semua bilangan bulat k ≥ 1
ak = ak-1 + 2 ( relasi rekurensi )
a0 = 1 ( kondisi awal )
Ditanya : Carilah rumus eksplisit
barisan tersebut dengan metode iterasi.
Penyelesaian :
Metode iterasi akan diselesaikan
secara menurun dan secara menaik.
ak = ak-1 + 2
= ( ak-2 + 2 ) + 2 = ak-2 + 2.2
= ( ak-3 + 2 ) + 2.2 = ak-3 + 3.2
= ( ak-4 + 2 ) + 3.2 = ak-4 + 4.2
= ( ak-5 + 2 ) + 4.2 = ak-5 + 5.2
Berdasarkan pola yang ada, terlihat
bahwa :
ak = ak-k + k.2 = a0 + 2.k
oleh karena a0 = 1 maka penyelesaian
persamaan rekursif adalah ak = 1 + 2k
jika diselesaikan dengan cara menaik :
a1 = a0 + 2
a2 = a1 + 2 = ( a0 + 2 ) + 2 = a0 + 2
+ 2 = a0 + 2.2
a3 = a2 + 2 = ( a0 + 2 + 2 ) + 2 = a0
+ 2 + 2 + 2 = a0 + 3.2
a4 = a3 + 2 = ( a0 + 2 + 2 + 2 ) + 2 =
a0 + 2 + 2 + 2 + 2 = a0 + 4.2
………
ak = a0 + k.2 = 1 + 2 k
5. Diketahui
: mk = 2mk-1 + 1 untuk bilangan bulat k ≥ 2
m1 = 1
Ditanya : Carilah rumus eksplisit barisan m1 , m2 ,…yang menyatakan
masalah menara Hanoi.
penyelesaian :
mk = 2mk-1 + 1
= 2 ( 2mk-2 + 1 ) + 1 = 22 mk-2 + 2.1 + 1
= 22 ( 2mk-3 + 1 ) + 2.1 + 1 = 23 mk-3 + 22.1 + 2.1 + 1
= 23 ( 2mk-4 + 1 ) + 22.1 + 2.1 + 1 = 24 mk-4 + 23.1 + 22.1 + 2.1 + 1
= 24 ( 2mk-5 + 1 ) + 23.1 + 22.1 + 2.1 + 1 = 25 mk-5 + 24.1 + 23.1 +
22.1 + 2.1 + 1
= ……….
= 2k-1mk-(k-1) + 2k-2.1 + … + 23.1 + 22.1 + 21 + 1
= 2k-1m1 + 2k-2 + … + 23 + 22 + 21 + 1
Oleh karena m1 = 1, maka :
mk = 2k-1 + 2k-2 + 2k-3 + … + 23 + 22 + 21 + 1
mk merupakan deret geometri dengan r = 2 yang besarnya =
(2^((k-1)+1)-1)/(2-1) = 2k – 1
jadi, mk = 2k – 1 untuk bilangan bulat k ≥ 1
6. Diketahui
: Misalkan Kn adalah graf sederhana ( tanpa loop maupun garis paralel ) dengan
n buah titik dan setiap pasang titik dihubungkan dengan sebuah garis ( sering
disebut Graf Lengkap = Complete Graph ).
Ditanya : Jika Sn menyatakan jumlah
garis dalam kn, maka :
Buktikan bahwa Sn memenuhi relasi
rekurensi Sn = Sn-1 + (n-1) dam kondisi awal s1 = 0.
Selesaikan relasi rekurensi Sn
tersebut.
Penyelesaian :
Kn untuk n = 1,2,3,4 dan 5 tampak pada
gambar ini .
K1 K2 K3 K4 K5
Gambar 2
Perhatikan cara penambahan garis
ketika menggambar K4 dari K3. Banyaknya garis dalam K4 adalah banyaknya garis
K3 ditambah dengan banyaknya garis baru yang harus dibuat akibatpenambahan satu
buah titik ( ditunjukkan dengan garis terputus-putus ).
Banyaknya garis baru yang ditambahkan
pada K4 sama dengan banyaknya titik pada K3 . jadi, S4 = S3 + 3.
Coba untuk mendapatkan k5 dari K4.
Titik baru yang
Ditambahkan.
K3 K4
Gambar 3
Secara umum : Sn = Sn-1 + (n-1)
Kondisi awal S1 = 0 jelas benar karena
tidak mungkin membuat suatu garis dari satu buah titik. ( lihat gambar 2 )
Sn = Sn-1 + (n-1)
= ( Sn-2 + (n-2) ) + (n-1)
= Sn-2 + (n-2) + (n-1)
= ( Sn-3 + (n-3) ) + (n-2) + (n-1)
= Sn-3 + (n-3) + (n-2) + (n-1)
= ( Sn-4 + (n-4) ) + (n-3) + (n-2) +
(n-1)
= Sn-4 + (n-4) + (n-3) + (n-2) + (n-1)
…
= Sn-(n-1) + (n – (n-1)) + … + (n-3) +
(n-2) + (n-1)
= S1 + 1 + 2 + … + (n-2) + (n-1)
Oleh karena S1 = 0, maka
Sn = 1 + 2 + … + (n-2) + (n-1) = (n (
n+1 ))/n- n = (n ( n-1))/2
Rumus eksplisit yang didapat dari
proses iterasi tersebut sebetulnya hanyalah perkiraan kita saja yang dibuat
berdasarkan pola-pola yang ada dalam beberapa suku. Rumus yang kita buat
mungkin salah. Untuk memastikan bahwa rumus tersebut benar, kita bisa menggunakan
induksi matematika untuk membuktikannya.
7.
Sebutkan dan jelaskan aplikasi dari Pigeon Hole?
Prinsip pigeon hole bisa
diterapkan dalam permainan kartu dengan 2 trik yaitu trik permainan kartu
kombinatorial. Contoh cara kerjanya adalah Pesulap akan menanyakan kepada salah
satu pengunjung untuk memilih secara acak lima kartu dari satu dek kartu
permainan. Pengunjung tidak menunjukkan kelima kartu ini pada pesulap , tapi
menunjukkannya pada khalayak ramai lainnya. Pengunjung-pengunjung yang lain
akan memilih empat kartu dan menunjukkannya pada sang pesulap. Maka pesulap itu
akan dengan cepat bisa menentukan kartu kelima kartu pertama yang ditunjukkan
ke pesulap adalah satu dai dua kartu yang sama ini. Kartu-kartu yang lain
dengan lambang yang sama yaitu kartu misteri tersebut yang harus ditebak oleh sang
pesulap. Lalu pengunjung-pengunjung lainnya menunjukkan bahwa kartu yang
disembunyikan tersebut mempunyai lambang yang sama dengan kartu pertama yang
ditunjukkan. Sedangkan nilai dari kartu misteri tersebut akan bisa didapatkan
dengan sedikit trik yaitu dengan ‘perhitungan lingkaran’ kecil.
8. Adakah
hubungan metode antara kombinasi dan permutasi dalam pigeon hole? Jika ada apa
tolong jelaskan hubungannya!
Hubungan
metode antara kombinasi dan permutasi dalam pigeon hole ada, yaitu karena metode
ini dapat menunjukkan banyaknya suatu susunan yang dapat dibentuk dari suatu
kumpulan objek yang berbeda dalam suatu tempat, baik yang dipilih seluruhnya
atau sebagian. Selain itu dapat menunjukkan susunan objek yang identik. Dengan
demikian, metode ini dapat mencari objek dalam suatu tempat dan dapat
menentukan banyaknya objek tersebut. Metode perhitungan ini berguna dalam
menyelesaikan masalah yang berhubungan dengan Prinsip Pigeonhole.
Satrio Nugroho kelompok 10




