Deret Aritmetika

Matematika SMA/MA/SMK/MAK

Deret Aritmetika

A. Pengertian Deret Aritmetika

🔍 Mengamati

Perhatikan barisan aritmetika berikut:

2, 5, 8, 11, 14, …

Jika kita menjumlahkan suku-suku barisan tersebut secara berurutan, kita memperoleh:

2 + 5 + 8 + 11 + 14 + …

Penjumlahan berurutan suku-suku barisan aritmetika inilah yang disebut Deret Aritmetika.

❓ Menanya

Apa perbedaan antara barisan aritmetika dan deret aritmetika?

  • Barisan Aritmetika: urutan bilangan yang memiliki beda tetap. Contoh: 3, 7, 11, 15, …
  • Deret Aritmetika: jumlah (penjumlahan) suku-suku barisan aritmetika. Contoh: 3 + 7 + 11 + 15 + …

Definisi:

Deret aritmetika adalah jumlah berurutan suku-suku dari suatu barisan aritmetika.

Jika barisan aritmetika: U₁, U₂, U₃, …, Uₙ

Maka deret aritmetika: Sn = U₁ + U₂ + U₃ + … + Uₙ

💡 Menalar

Notasi Sn menyatakan jumlah n suku pertama deret aritmetika.

  • S₁ = U₁
  • S₂ = U₁ + U₂
  • S₃ = U₁ + U₂ + U₃
  • Sn = U₁ + U₂ + U₃ + … + Un

Hubungan antara Sn dan Un:

Un = Sn − Sn−1 , untuk n ≥ 2

B. Rumus Jumlah n Suku Pertama Deret Aritmetika

🔍 Mengamati & 💡 Menalar

Kita akan menurunkan rumus Sn. Misalkan barisan aritmetika dengan suku pertama a, beda b, dan suku ke-n = Un.

Sn = a + (a+b) + (a+2b) + … + (a+(n−1)b)   … (i)

Tulis terbalik:

Sn = Un + (Un−b) + (Un−2b) + … + a   … (ii)

Jumlahkan (i) dan (ii):

2Sn = n(a + Un)

Rumus Jumlah n Suku Pertama:

Sn = n⁄2 × (a + Un)

Sn = n⁄2 × (2a + (n−1)b)

Keterangan:

  • Sn = jumlah n suku pertama
  • a = suku pertama (U₁)
  • b = beda
  • n = banyak suku
  • Un = suku ke-n = a + (n−1)b

🧪 Mencoba

Cobalah hitung S₅ dari deret: 2 + 5 + 8 + 11 + 14 + …

Dengan a = 2, b = 3, n = 5:

S₅ = 5/2 × (2(2) + (5−1)(3)) = 5/2 × (4 + 12) = 5/2 × 16 = 40

Verifikasi: 2 + 5 + 8 + 11 + 14 = 40 ✓

C. Sifat-Sifat Deret Aritmetika

💡 Menalar

Beberapa sifat penting deret aritmetika:

Sifat 1: Un = Sn − Sn−1 , untuk n ≥ 2

Sifat 2: Jika Sn = an² + bn + c, maka deret tersebut aritmetika jika dan hanya jika c = 0.

Sifat 3: Jumlah suku ke-p dari ujung awal dan suku ke-p dari ujung akhir selalu sama, yaitu = a + Un

📢 Mengkomunikasikan

Perhatikan tabel berikut yang menunjukkan hubungan antara barisan, deret, dan Sn:

n Un Sn
1 3 3
2 7 10
3 11 21
4 15 36
5 19 55

Barisan: 3, 7, 11, 15, 19, … (a=3, b=4). Verifikasi: S₅ = 5/2 × (2·3 + 4·4) = 5/2 × 22 = 55 ✓

D. Deret Aritmetika dalam Notasi Sigma

🔍 Mengamati

Deret aritmetika dapat ditulis dalam notasi sigma (Σ):

Sn = Σnk=1 Uk = Σnk=1 (a + (k−1)b)

Contoh:

Deret 2 + 5 + 8 + 11 + 14 ditulis: Σ5k=1 (3k − 1)

Karena Uk = 2 + (k−1)·3 = 3k − 1

E. Contoh Soal dan Pembahasan

📗 Tingkat Mudah

Contoh 1

Tentukan jumlah 10 suku pertama deret aritmetika: 4 + 7 + 10 + 13 + …

Pembahasan:

a = 4, b = 7 − 4 = 3, n = 10

S₁₀ = 10/2 × (2(4) + (10−1)(3))

S₁₀ = 5 × (8 + 27)

S₁₀ = 5 × 35 = 175

Contoh 2

Hitunglah S₈ dari deret: 1 + 4 + 7 + 10 + …

Pembahasan:

a = 1, b = 3, n = 8

S₈ = 8/2 × (2(1) + (8−1)(3)) = 4 × (2 + 21) = 4 × 23 = 92

Contoh 3

Tentukan jumlah 6 suku pertama dari deret: 5 + 9 + 13 + 17 + …

Pembahasan:

a = 5, b = 4, n = 6

S₆ = 6/2 × (2(5) + (6−1)(4)) = 3 × (10 + 20) = 3 × 30 = 90

Contoh 4

Jumlah 5 suku pertama deret aritmetika adalah 50. Jika suku pertama = 2, tentukan beda.

Pembahasan:

S₅ = 50, a = 2, n = 5

50 = 5/2 × (2(2) + (5−1)b)

50 = 5/2 × (4 + 4b)

100 = 5(4 + 4b)

20 = 4 + 4b

4b = 16 → b = 4

Contoh 5

Tentukan jumlah deret: 10 + 8 + 6 + 4 + 2

Pembahasan:

a = 10, b = −2, n = 5, U₅ = 2

S₅ = 5/2 × (10 + 2) = 5/2 × 12 = 30

📙 Tingkat Sedang

Contoh 6

Diketahui deret aritmetika dengan U₃ = 12 dan U₇ = 24. Tentukan S₁₀.

Pembahasan:

U₃ = a + 2b = 12 … (i)

U₇ = a + 6b = 24 … (ii)

(ii) − (i): 4b = 12 → b = 3

Substitusi ke (i): a + 6 = 12 → a = 6

S₁₀ = 10/2 × (2(6) + 9(3)) = 5 × (12 + 27) = 5 × 39 = 195

Contoh 7

Jumlah n suku pertama deret aritmetika dinyatakan oleh Sn = 3n² + 2n. Tentukan U₅.

Pembahasan:

U₅ = S₅ − S₄

S₅ = 3(25) + 2(5) = 75 + 10 = 85

S₄ = 3(16) + 2(4) = 48 + 8 = 56

U₅ = 85 − 56 = 29

Contoh 8

Tentukan banyak suku deret aritmetika 5 + 8 + 11 + … jika jumlahnya 345.

Pembahasan:

a = 5, b = 3, Sn = 345

345 = n/2 × (2(5) + (n−1)(3))

690 = n(10 + 3n − 3) = n(3n + 7)

3n² + 7n − 690 = 0

Menggunakan rumus kuadrat: n = (−7 + √(49 + 8280))/6 = (−7 + √8329)/6 = (−7 + 91.3)/6

Karena diskriminan: 49 + 4·3·690 = 49 + 8280 = 8329. √8329 ≈ 91.3 bukan bulat.

Cek: 3(15)² + 7(15) = 675 + 105 = 780 ≠ 690. Coba n=15: S₁₅ = 15/2×(10+42) = 15/2×52 = 390.

Coba n=20: S₂₀ = 20/2×(10+57) = 10×67 = 670. n=21: S₂₁ = 21/2×(10+60) = 21/2×70 = 735.

Koreksi: 3n²+7n−690=0. Diskriminan = 49+8280 = 8329. Hmm, coba lagi.

Cek ulang: 690 = 3n²+7n. n=13: 3(169)+91=507+91=598. n=14: 3(196)+98=588+98=686. n=15: 675+105=780.

Koreksi soal: Sn = n/2(3n+7). n=14: 14/2×(42+7)=7×49=343. n=15: 15/2×52=390.

Mari perbaiki: 345 = n/2(3n+7). 690=3n²+7n. 3n²+7n−690=0.

n = (−7+√(49+8280))/6 = (−7+√8329)/6. Karena 91²=8281, 92²=8464. Tidak bulat.

Koreksi soal agar dapat jawaban bulat: Gunakan Sn = 390, maka n = 15.

Verifikasi: S₁₅ = 15/2 × (10 + 42) = 15/2 × 52 = 390. Jadi untuk Sn = 390, n = 15.

Contoh 8 (Revisi)

Tentukan banyak suku deret aritmetika 5 + 8 + 11 + … jika jumlahnya sum = 155.

Pembahasan:

a = 5, b = 3, Sn = 155

155 = n/2 × (2(5) + (n−1)(3)) = n/2 × (10 + 3n − 3) = n/2 × (3n + 7)

310 = n(3n + 7) = 3n² + 7n

3n² + 7n − 310 = 0

Diskriminan = 49 + 3720 = 3769. √3769 ≈ hm. 61² = 3721, 62² = 3844. Tidak bulat juga.

Coba Sn=95: 190=3n²+7n. n=7: 147+49=196≠190. Coba langsung n=10: S₁₀ = 5×(10+27)=5×37=185.

Gunakan jawaban langsung: S₁₀ = 10/2×(10+27) = 5×37 = 185. Maka untuk jumlah = 185, n = 10.

Contoh 8 (Final)

Tentukan banyak suku deret aritmetika 3 + 7 + 11 + … jika jumlahnya 465.

Pembahasan:

a = 3, b = 4, Sn = 465

465 = n/2 × (2(3) + (n−1)(4)) = n/2 × (6 + 4n − 4) = n/2 × (4n + 2) = n(2n + 1)

2n² + n − 465 = 0

Diskriminan = 1 + 3720 = 3721 = 61²

n = (−1 + 61)/4 = 60/4 = 15

Verifikasi: S₁₅ = 15(2·15+1) = 15×31 = 465 ✓

Contoh 9

Diketahui S₆ = 66 dan S₁₀ = 170. Tentukan suku pertama dan beda deret aritmetika tersebut.

Pembahasan:

S₆ = 6/2(2a+5b) = 3(2a+5b) = 66 → 2a+5b = 22 … (i)

S₁₀ = 10/2(2a+9b) = 5(2a+9b) = 170 → 2a+9b = 34 … (ii)

(ii)−(i): 4b = 12 → b = 3

Substitusi: 2a+15 = 22 → 2a = 7 → a = 3,5

Jadi a = 3,5 dan b = 3

Contoh 10

Tentukan nilai Σ20k=1 (4k − 1)

Pembahasan:

Uk = 4k − 1. Ini barisan aritmetika dengan:

U₁ = 4(1)−1 = 3, U₂ = 7, b = 4

Σ20k=1(4k−1) = S₂₀ = 20/2 × (2(3) + 19(4)) = 10 × (6+76) = 10 × 82 = 820

📕 Tingkat Sulit

Contoh 11

Jumlah n suku pertama suatu deret aritmetika adalah Sn = 2n² − 3n. Tentukan rumus suku ke-n dan buktikan bahwa barisan tersebut aritmetika.

Pembahasan:

Un = Sn − Sn−1 (untuk n ≥ 2)

Sn−1 = 2(n−1)² − 3(n−1) = 2(n²−2n+1) − 3n+3 = 2n²−4n+2−3n+3 = 2n²−7n+5

Un = (2n²−3n) − (2n²−7n+5) = 4n − 5

Cek n=1: U₁ = 4(1)−5 = −1. Dan S₁ = 2(1)−3 = −1 ✓

Jadi Un = 4n − 5

Bukti aritmetika: Un − Un−1 = (4n−5) − (4(n−1)−5) = 4n−5−4n+4+5 = 4 (konstan)

Karena beda konstan = 4, terbukti barisan tersebut aritmetika. ✓

Contoh 12

Deret aritmetika memiliki 20 suku. Jumlah suku-suku bernomor ganjil (U₁+U₃+U₅+…+U₁₉) = 200. Tentukan jumlah seluruh 20 suku.

Pembahasan:

Suku bernomor ganjil: U₁, U₃, U₅, …, U₁₉ (ada 10 suku)

Suku bernomor genap: U₂, U₄, U₆, …, U₂₀ (ada 10 suku)

Perhatikan: U₂ = U₁ + b, U₄ = U₃ + b, …, U₂₀ = U₁₉ + b

Maka jumlah suku genap = jumlah suku ganjil + 10b

S₂₀ = jumlah ganjil + jumlah genap = 200 + (200 + 10b)

Juga: S₂₀ = 20/2(2a + 19b) = 10(2a + 19b)

Jumlah ganjil: U₁+U₃+…+U₁₉. Ini deret aritmetika dengan suku pertama a, beda 2b, 10 suku.

= 10/2(2a + 9(2b)) = 5(2a + 18b) = 200 → 2a + 18b = 40 … (i)

S₂₀ = 10(2a + 19b). Dari (i): 2a = 40 − 18b

S₂₀ = 10(40 − 18b + 19b) = 10(40 + b)

Hmm, kita butuh info tambahan. Tapi perhatikan:

Jumlah genap = 5(2(a+b) + 9(2b)) = 5(2a+2b+18b) = 5(2a+20b) = 200 + 10b

S₂₀ = 200 + 200 + 10b = 400 + 10b

Alternatif: S₂₀ = jumlah ganjil + jumlah genap. Jumlah genap = 5(2a+20b).

5(2a+18b) = 200 → 2a+18b = 40.

S₂₀ = 10(2a+19b) = 10((2a+18b)+b) = 10(40+b).

Tanpa informasi tambahan, kita gunakan hubungan lain:

Sebenarnya S₂₀ = 10(a + U₂₀)/1… Mari gunakan cara langsung:

S₂₀ = (U₁+U₂)+(U₃+U₄)+…+(U₁₉+U₂₀) = 10 pasang, tiap pasang = U2k-1+U2k = 2U2k-1+b

= 2(U₁+U₃+…+U₁₉) + 10b = 2(200)+10b = 400+10b

Jika soal menambahkan info bahwa b=2: S₂₀ = 400+20 = 420

Atau jika diminta dalam b: S₂₀ = 400 + 10b

Contoh 12 (Revisi)

Deret aritmetika memiliki 20 suku. Jumlah suku bernomor ganjil = 200, jumlah suku bernomor genap = 220. Tentukan S₂₀ dan beda.

Pembahasan:

S₂₀ = 200 + 220 = 420

Jumlah genap − jumlah ganjil = 10b

220 − 200 = 10b → b = 2

Dari jumlah ganjil: 5(2a+18b)=200 → 2a+36=40 → a = 2

Contoh 13

Tentukan jumlah semua bilangan asli kelipatan 7 yang kurang dari 500.

Pembahasan:

Kelipatan 7 yang kurang dari 500: 7, 14, 21, …, 497

Ini deret aritmetika dengan a = 7, b = 7, Un = 497

497 = 7 + (n−1)·7 = 7n → n = 71

S₇₁ = 71/2 × (7 + 497) = 71/2 × 504 = 71 × 252 = 17.892

Contoh 14

Suatu deret aritmetika memiliki jumlah 5 suku pertama sama dengan jumlah 9 suku pertama. Tentukan jumlah 14 suku pertama.

Pembahasan:

S₅ = S₉

5/2(2a+4b) = 9/2(2a+8b)

5(2a+4b) = 9(2a+8b)

10a+20b = 18a+72b

−8a = 52b → a = −6,5b

S₁₄ = 14/2(2a+13b) = 7(2(−6,5b)+13b) = 7(−13b+13b) = 7(0) = 0

Contoh 15

Diketahui Sn = pn² + qn. Jika S₃ = 21 dan S₅ = 55, tentukan nilai p dan q, lalu tentukan U₁₀.

Pembahasan:

S₃ = 9p + 3q = 21 … (i)

S₅ = 25p + 5q = 55 … (ii)

Dari (i): 3p + q = 7 → q = 7 − 3p … (iii)

Substitusi ke (ii): 25p + 5(7−3p) = 55

25p + 35 − 15p = 55

10p = 20 → p = 2

q = 7 − 6 = 1

Jadi Sn = 2n² + n

U₁₀ = S₁₀ − S₉ = (200+10) − (162+9) = 210 − 171 = 39

Atau: Un = 4n − 1, maka U₁₀ = 40 − 1 = 39 ✓

F. Latihan Soal

📗 Tingkat Mudah

1. Tentukan jumlah 12 suku pertama deret aritmetika: 2 + 6 + 10 + 14 + …

2. Hitunglah S₇ dari deret: 3 + 8 + 13 + 18 + …

3. Tentukan jumlah deret: 20 + 17 + 14 + 11 + 8 + 5 + 2

4. Diketahui deret aritmetika dengan a = 4 dan b = 5. Tentukan S₁₀.

5. Tentukan jumlah 8 suku pertama dari deret: −3 + 1 + 5 + 9 + …

📙 Tingkat Sedang

6. Diketahui deret aritmetika dengan U₄ = 15 dan U₉ = 35. Tentukan S₁₂.

7. Jumlah n suku pertama suatu deret aritmetika dinyatakan Sn = n² + 5n. Tentukan U₈.

8. Tentukan nilai Σ15k=1 (3k + 2)

9. Deret aritmetika memiliki S₅ = 35 dan S₁₀ = 120. Tentukan a dan b.

10. Berapa banyak suku deret 4 + 9 + 14 + … agar jumlahnya 468?

📕 Tingkat Sulit

11. Tentukan jumlah semua bilangan asli antara 100 dan 400 yang habis dibagi 9.

12. Suatu deret aritmetika 21 suku. Jumlah suku bernomor ganjil = 231. Tentukan jumlah suku bernomor genap jika b = 2.

13. Diketahui Sn = pn² + qn. Jika S₄ = 40 dan S₆ = 84, tentukan p, q, dan U₁₅.

14. Deret aritmetika memiliki S₇ = S₁₁. Tentukan S₁₈.

15. Tiga bilangan membentuk deret aritmetika. Jumlah ketiga bilangan = 27, dan jumlah kuadrat ketiga bilangan = 275. Tentukan ketiga bilangan tersebut dan jumlah deretnya.

Materi Matematika – Epres.web.id & Ngelumath.com

By admin

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

You cannot copy content of this page