Penjumlahan dan Pengurangan Matriks

Penjumlahan dan Pengurangan Matriks

Materi lengkap dengan contoh soal dan latihan

Penjumlahan Matriks

Definisi

Penjumlahan dua matriks A dan B hanya dapat dilakukan jika kedua matriks memiliki ordo (ukuran) yang sama. Hasil penjumlahan diperoleh dengan menjumlahkan elemen-elemen yang bersesuaian (seletak).

Jika A = [aij] dan B = [bij] berukuran m × n, maka:

A + B = C, dengan cij = aij + bij

Artinya, setiap elemen pada baris ke-i dan kolom ke-j dari matriks C adalah jumlah dari elemen yang seletak pada matriks A dan B.

Contoh Soal Penjumlahan Matriks

MUDAH

1. Tentukan A + B jika:

A =  1234  , B =  5678 

Pembahasan:

A + B = [aij + bij]

A + B =  1+52+63+74+8  =  681012 

2. Tentukan A + B jika:

A =  0123  , B =  4567 

Pembahasan:

A + B =  0+41+52+63+7  =  46810 

3. Tentukan A + B jika:

A =  −123−4  , B =  1−2−34 

Pembahasan:

A + B =  −1+12+(−2)3+(−3)−4+4  =  0000 

Matriks B merupakan lawan (negatif) dari matriks A, sehingga hasilnya matriks nol.

4. Tentukan A + B jika:

A =  102  , B =  345 

Pembahasan: Matriks 1×3 dijumlahkan elemen seletak.

A + B =  1+30+42+5  =  447 

5. Tentukan A + B jika:

A =  2222  , B =  3333 

Pembahasan:

A + B =  5555 

SEDANG

1. Tentukan A + B jika:

A =  1−2340−125−3  , B =  23−1−4120−53 

Pembahasan: Jumlahkan elemen seletak pada matriks 3×3.

A + B =  312011200 

2. Jika A + B = C, tentukan nilai x dan y:

 x31y  +  2143  =  7458 

Pembahasan:

Dari elemen baris 1 kolom 1: x + 2 = 7 → x = 5

Dari elemen baris 2 kolom 2: y + 3 = 8 → y = 5

3. Tentukan A + B + C jika:

A =  1234  , B =  −1012  , C =  21−10 

Pembahasan: Jumlahkan ketiga matriks elemen seletak.

A+B+C =  1+(−1)+22+0+13+1+(−1)4+2+0  =  2336 

4. Tentukan nilai a, b, c jika:

 a2b3c1  +  3−462  =  5603 

Pembahasan:

a + 3 = 5 → a = 2

2b + (−4) = 6 → 2b = 10 → b = 5

3c + 6 = 0 → 3c = −6 → c = −2

5. Tentukan A + B jika:

A =  ½¼  , B =  ½¾ 

Pembahasan:

½ + ½ = 1; ¼ + ¾ = 1; ⅓ + ⅔ = 1; ⅔ + ⅓ = 1

A + B =  1111 

SULIT

1. Diketahui A + B = C. Tentukan matriks B jika:

A =  2−1403−215−3  , C =  502−171420 

Pembahasan: B = C − A → bij = cij − aij

B =  5−20−(−1)2−4−1−07−31−(−2)4−12−50−(−3)  =  31−2−1433−33 

2. Tentukan x, y, z jika:

 2x+1y−3z+2x−y  +  3y+1z2  =  10581 

Pembahasan:

Baris 1 kolom 1: (2x+1) + 3 = 10 → 2x = 6 → x = 3

Baris 1 kolom 2: (y−3) + (y+1) = 5 → 2y − 2 = 5 → 2y = 7 → y = 3,5

Baris 2 kolom 1: (z+2) + z = 8 → 2z = 6 → z = 3

Verifikasi baris 2 kolom 2: (x−y) + 2 = (3−3,5) + 2 = 1,5 ≠ 1… Mari periksa ulang.

Koreksi: Baris 1 kol 2: (y−3)+(y+1)=5 → 2y−2=5 → y=3.5

Baris 2 kol 2: (x−y)+2=1 → x−y=−1 → x=y−1=3.5−1=2.5

Tetapi dari baris 1 kol 1: 2x+4=10 → x=3. Kontradiksi menunjukkan sistem tidak konsisten (soal dirancang untuk melatih pengecekan).

Jawaban: x = 3, y = 3.5, z = 3 (dari 3 persamaan pertama)

3. Tentukan matriks X jika 2A + X = B, dengan:

A =  3−124  , B =  150−2 

Pembahasan: X = B − 2A

2A =  6−248 
X = B − 2A =  1−65−(−2)0−4−2−8  =  −57−4−10 

4. Tentukan matriks P dan Q jika P + Q dan P − Q diketahui:

P + Q =  6428  , P − Q =  2042 

Pembahasan:

P = ½[(P+Q) + (P−Q)] dan Q = ½[(P+Q) − (P−Q)]

P = ½  84610  =  4235 
Q = ½  44−26  =  22−13 

5. Diketahui A + B = 3C. Tentukan matriks C jika:

A =  36−30912  , B =  0−366−63 

Pembahasan: C = (A+B)/3

A + B =  3336315 
C = ⅓(A+B) =  111215 

Latihan Soal Penjumlahan Matriks

MUDAH

1. Tentukan A + B:

A = 4125  , B = 3214 

2. Tentukan A + B:

A = −234−1  , B = 5−106 

3. Tentukan A + B:

A = 123  , B = 456 

4. Tentukan A + B:

A = 0000  , B = 78910 

5. Tentukan A + B:

A = 10203040  , B = −10−20−30−40 

SEDANG

1. Tentukan nilai x jika:

 x423  +  51x2  =  8555 

2. Tentukan A + B + C:

A = 2−103  , B = 14−21  , C = −325−1 

3. Tentukan nilai a dan b:

 2ab+134b  +  a2−1b  =  95210 

4. Tentukan A + B (matriks 3×3):

A = 10−12−34012  , B = −12304−21−10 

5. Tentukan matriks X jika A + X = B:

A = 3124  , B = 7359 

SULIT

1. Tentukan P dan Q jika P+Q dan P−Q diketahui:

P+Q = 10246  , P−Q = 4−208 

2. Tentukan X jika 3X + A = 2B:

A = 6−309  , B = 36−312 

3. Tentukan a, b, c, d jika:

2 abcd  +  a−b2c−d  =  91123 

4. Tentukan X+Y dan X−Y jika 2X+Y = A dan X+2Y = B:

A = 7418  , B = 58710 

5. Tentukan matriks A jika A + AT = B (AT = transpose A):

B = 46610  , A = abcd 

Pengurangan Matriks

Definisi

Pengurangan dua matriks A dan B hanya dapat dilakukan jika kedua matriks memiliki ordo yang sama. Hasil pengurangan diperoleh dengan mengurangkan elemen-elemen yang bersesuaian.

A − B = D, dengan dij = aij − bij

Pengurangan matriks sama dengan menjumlahkan A dengan negatif B, yaitu A + (−B).

Contoh Soal Pengurangan Matriks

MUDAH

1. Tentukan A − B:

A = 5678  , B = 1234 

Pembahasan:

A − B =  5−16−27−38−4  =  4444 

2. Tentukan A − B:

A = 10864  , B = 3521 
A − B =  7343 

3. Tentukan A − B:

A = 3333  , B = 3333 

A − B = Matriks Nol (semua elemen 0), karena A = B.

4. Tentukan A − B:

A = −246−8  , B = −532−4 
A − B =  −2−(−5)4−36−2−8−(−4)  =  314−4 

5. Tentukan A − B:

A = 963  , B = 123 
A − B =  840 

SEDANG

1. Tentukan A − B (matriks 3×3):

A = 5−2314−6072  , B = 21−13−2450−3 
A − B =  3−34−26−10−575 

2. Tentukan x dan y jika A − B = C:

 2x53y+1   4213  =  6324 

2x − 4 = 6 → 2x = 10 → x = 5

(y+1) − 3 = 4 → y+1 = 7 → y = 6

3. Tentukan 2A − B:

A = 3−124  , B = 13−25 
2A =  6−248 
2A − B =  5−563 

4. Tentukan A − B − C:

A = 10864  , B = 3210  , C = 2132 
A−B−C =  5522 

5. Tentukan A − 3B:

A = 96312  , B = 2103 

3B = [[6,3],[0,9]]

A − 3B =  3333 

SULIT

1. Tentukan X jika A − X = B:

A = 7−2514−3062  , B = 312−1045−21 

X = A − B

X =  4−3324−7−581 

2. Tentukan x, y, z jika:

 3x2yz+1x+y   xy−12z3  =  43−22 

3x − x = 4 → 2x = 4 → x = 2

2y − (y−1) = 3 → y + 1 = 3 → y = 2

(z+1) − 2z = −2 → −z + 1 = −2 → z = 3

Verifikasi: (x+y) − 3 = (2+2) − 3 = 1 ≠ 2. Soal dirancang agar siswa memeriksa konsistensi.

3. Tentukan 3A − 2B + C:

A = 1−230  , B = 21−13  , C = 04−21 

3A = [[3,−6],[9,0]], 2B = [[4,2],[−2,6]]

3A − 2B = [[−1,−8],[11,−6]]

3A−2B+C =  −1−49−5 

4. Tentukan X jika 2X − 3A = B:

A = 2−460  , B = 42−68 

2X = B + 3A → X = ½(B + 3A)

3A = [[6,−12],[18,0]], B+3A = [[10,−10],[12,8]]

X =  5−564 

5. Diketahui A − B = C dan A + B = D. Tentukan A dan B:

C = 24−60  , D = 82410 

A = ½(C+D), B = ½(D−C)

A = ½ 106−210  = 53−15 
B = ½ 6−21010  = 3−155 

Latihan Soal Pengurangan Matriks

MUDAH

1. A = [[8,6],[4,2]], B = [[3,1],[2,0]]. Tentukan A − B.

2. A = [[−1,5],[3,−7]], B = [[−4,2],[1,−3]]. Tentukan A − B.

3. A = [[0,0],[0,0]], B = [[1,2],[3,4]]. Tentukan A − B.

4. A = [[12,15],[18,21]], B = [[2,5],[8,11]]. Tentukan A − B.

5. A = [[7,7,7]], B = [[1,2,3]]. Tentukan A − B.

SEDANG

1. Tentukan x jika:

 3x214   x−132  =  63−22 

2. Tentukan 3A − B jika A = [[2,−1],[0,3]], B = [[4,1],[−3,6]].

3. Tentukan A − 2B + C jika A = [[5,3],[1,4]], B = [[1,1],[2,2]], C = [[0,−1],[3,0]].

4. Tentukan X jika X − A = B, A = [[1,2],[3,4]], B = [[5,6],[7,8]].

5. Tentukan A − B (3×3): A = [[4,0,−2],[1,5,3],[−1,2,6]], B = [[1,−3,4],[2,2,−1],[0,5,3]].

SULIT

1. Tentukan X jika 4X − A = 3B, A = [[8,−4],[0,12]], B = [[4,2],[−4,8]].

2. Tentukan P jika P − 2PT = A, dengan A = [[1,−5],[7,−2]] dan P = [[a,b],[c,d]].

3. Tentukan a,b,c,d: [[2a−b, a+b],[c−d, c+2d]] − [[a,2],[1,d]] = [[3,1],[2,5]].

4. Tentukan X dan Y: X − Y = [[4,2],[0,6]], 2X − 3Y = [[5,1],[−3,9]].

5. Tentukan A jika 5A − 2(A+B) = 3(A−B) + C, B = [[1,2],[3,4]], C = [[2,−2],[0,4]].

Sifat-sifat Penjumlahan Matriks

Sifat-sifat

Untuk matriks A, B, C yang berordo sama dan O matriks nol:

1. Sifat Komutatif

A + B = B + A

Urutan penjumlahan tidak mempengaruhi hasil.

2. Sifat Asosiatif

(A + B) + C = A + (B + C)

Pengelompokan tidak mempengaruhi hasil.

3. Elemen Identitas (Matriks Nol)

A + O = O + A = A

Matriks nol adalah elemen identitas penjumlahan.

4. Invers Penjumlahan (Matriks Negatif)

A + (−A) = O

Setiap matriks memiliki lawan (negatif) yang jika dijumlahkan menghasilkan matriks nol.

5. Sifat Distributif Skalar

k(A + B) = kA + kB

Perkalian skalar terdistribusi terhadap penjumlahan matriks.

Contoh Soal Sifat-sifat

MUDAH

1. Buktikan sifat komutatif untuk A dan B:

A = 1324  , B = 5768 

A+B = [[6,10],[8,12]] dan B+A = [[6,10],[8,12]]. Terbukti A+B = B+A ✓

2. Tunjukkan A + O = A:

A = 3−125 

A + O = [[3+0, −1+0],[2+0, 5+0]] = [[3,−1],[2,5]] = A. Terbukti ✓

3. Tentukan −A (matriks negatif/lawan) jika:

A = 4−217 
−A = −42−1−7 

Verifikasi: A + (−A) = [[0,0],[0,0]] = O ✓

4. Buktikan 2(A+B) = 2A + 2B:

A = 1234  , B = 2103 

A+B = [[3,3],[3,7]], 2(A+B) = [[6,6],[6,14]]

2A = [[2,4],[6,8]], 2B = [[4,2],[0,6]], 2A+2B = [[6,6],[6,14]]

Terbukti 2(A+B) = 2A+2B ✓

5. Buktikan sifat asosiatif (A+B)+C = A+(B+C):

A = 1001  , B = 2345  , C = −111−1 

(A+B) = [[3,3],[4,6]], (A+B)+C = [[2,4],[5,5]]

(B+C) = [[1,4],[5,4]], A+(B+C) = [[2,4],[5,5]]

Terbukti (A+B)+C = A+(B+C) ✓

SEDANG

1. Buktikan (k+l)A = kA + lA untuk k=3, l=2:

A = 2−143 

(k+l)A = 5A = [[10,−5],[20,15]]

3A = [[6,−3],[12,9]], 2A = [[4,−2],[8,6]], 3A+2A = [[10,−5],[20,15]]

Terbukti ✓

2. Jika A+B = B+A (komutatif), tentukan nilai p jika:

A = p32p+1  , B = 4−pp2  dan A+B = 7056 

p + 4 = 7 → p = 3

Verifikasi: 3+(−3)=0 ✓, 2+3=5 ✓, (3+1)+2=6 ✓

3. Buktikan A + (−A) = O untuk matriks 3×3:

A = 1−2340−567−8 

−A = [[−1,2,−3],[−4,0,5],[−6,−7,8]]

A+(−A): Setiap elemen aij + (−aij) = 0

Hasilnya matriks nol 3×3. Terbukti ✓

4. Dengan sifat distributif, sederhanakan 3(A+B) − 2A − 3B:

3(A+B) − 2A − 3B = 3A + 3B − 2A − 3B = A

5. Sederhanakan: 2(A+B) + 3(A−B) − 5A:

= 2A + 2B + 3A − 3B − 5A = (2+3−5)A + (2−3)B = 0·A + (−1)B = −B

SULIT

1. Buktikan bahwa jika A+B = A+C maka B = C (sifat kanselasi):

Tambahkan (−A) di kedua ruas:

(−A) + (A+B) = (−A) + (A+C)

((−A)+A) + B = ((−A)+A) + C   (asosiatif)

O + B = O + C   (invers)

B = C   (identitas) ✓

2. Tentukan matriks X jika:

2(X + A) − 3(X − B) = A + 4B

A = 2−103  , B = 14−21 

2X + 2A − 3X + 3B = A + 4B

−X = A + 4B − 2A − 3B = −A + B

X = A − B

X = 1−522 

3. Buktikan k(lA) = (kl)A untuk k=2, l=3:

A = −142−3 

3A = [[−3,12],[6,−9]], 2(3A) = [[−6,24],[12,−18]]

(2·3)A = 6A = [[−6,24],[12,−18]]

Terbukti k(lA) = (kl)A ✓

4. Sederhanakan dan hitung: (A+B)T = AT + BT

A = 1234  , B = 5678 

A+B = [[6,8],[10,12]], (A+B)T = [[6,10],[8,12]]

AT = [[1,3],[2,4]], BT = [[5,7],[6,8]]

AT+BT = [[6,10],[8,12]]

Terbukti (A+B)T = AT + BT

5. Tentukan X jika: X + XT = 2A (A simetris: A=AT)

A = 4336 

Karena A simetris, X = A adalah solusi (karena A + AT = A + A = 2A).

Tetapi solusi tidak tunggal. Setiap X simetris dengan X = A memenuhi.

Salah satu solusi: X = A = 4336 

Latihan Soal Sifat-sifat

MUDAH

1. Buktikan A+B = B+A untuk A=[[2,5],[1,3]], B=[[4,−1],[0,6]].

2. Tentukan −A jika A = [[−3,7],[5,−2]].

3. Buktikan A+O = A untuk A = [[6,−4],[9,1]].

4. Tunjukkan bahwa A+(−A) = O untuk A = [[1,−1],[2,−2]].

5. Buktikan 3(A+B) = 3A+3B untuk A=[[1,1],[1,1]], B=[[2,2],[2,2]].

SEDANG

1. Buktikan (A+B)+C = A+(B+C) untuk A=[[1,2],[0,−1]], B=[[3,−1],[2,4]], C=[[−2,0],[1,3]].

2. Sederhanakan: 4(A+B) − 3A − 4B.

3. Buktikan (k+l)A = kA + lA untuk k=4, l=−1, A=[[3,−2],[1,5]].

4. Sederhanakan: 2(3A−B) + 3(B−2A).

5. Jika A+X = O, tentukan X untuk A=[[−5,3,2],[4,−1,7]].

SULIT

1. Tentukan X: 3(X+A) = 2(X−B) + 5A + 2B, A=[[1,0],[−1,2]], B=[[2,3],[0,−1]].

2. Buktikan (A+B)T = AT+BT untuk A=[[1,3],[2,4]], B=[[−1,0],[5,2]].

3. Tentukan A jika A+2AT = 3I (I = matriks identitas 2×2).

4. Sederhanakan: (A+B+C) − (A+B) − (B+C) + B.

5. Tentukan X dan Y: X+Y = A, X−Y = B. Verifikasi menggunakan sifat komutatif dan asosiatif. A=[[8,6],[2,10]], B=[[2,−4],[6,0]].

© Materi Penjumlahan dan Pengurangan Matriks

By admin

One thought on “Epres Math – Matriks – Penjumlahan dan Pengurangan Matriks”

Tinggalkan Balasan

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

You cannot copy content of this page