Determinan Matriks Ordo 3

Matematika SMA/MA/SMK/MAK

Nilai Determinan Matriks Persegi Berordo 3

Materi lengkap disertai contoh soal dan latihan

📘 Materi

🔍 Mengamati

Pengertian Determinan Matriks Ordo 3×3

Determinan matriks persegi berordo 3 adalah suatu nilai skalar (bilangan) yang dihitung dari elemen-elemen matriks berukuran 3×3. Jika kita memiliki matriks:

A = a₁₁a₁₂a₁₃ a₂₁a₂₂a₂₃ a₃₁a₃₂a₃₃

Maka determinan matriks A ditulis sebagai det(A) atau |A|.

Nilai determinan matriks ordo 3×3 dapat dihitung menggunakan dua metode utama:

  1. Metode Sarrus
  2. Metode Ekspansi Kofaktor (Laplace)
❓ Menanya

Pertanyaan Kunci

  • Bagaimana cara menghitung determinan matriks ordo 3×3 dengan metode Sarrus?
  • Bagaimana cara menghitung determinan matriks ordo 3×3 dengan ekspansi kofaktor?
  • Apa makna dari nilai determinan yang bernilai nol?
  • Bagaimana menentukan tanda positif dan negatif pada diagonal Sarrus?
💡 Menalar

Metode Sarrus

Metode Sarrus adalah cara praktis menghitung determinan matriks ordo 3×3. Langkah-langkahnya:

Langkah 1: Tulis ulang kolom 1 dan kolom 2 di sebelah kanan matriks.

a₁₁a₁₂a₁₃ a₂₁a₂₂a₂₃ a₃₁a₃₂a₃₃ a₁₁a₁₂ a₂₁a₂₂ a₃₁a₃₂

Langkah 2: Hitung hasil kali diagonal.

Diagonal Utama (+):

d₁ = a₁₁ × a₂₂ × a₃₃
d₂ = a₁₂ × a₂₃ × a₃₁
d₃ = a₁₃ × a₂₁ × a₃₂

Diagonal Sekunder (−):

d₄ = a₁₃ × a₂₂ × a₃₁
d₅ = a₁₁ × a₂₃ × a₃₂
d₆ = a₁₂ × a₂₁ × a₃₃

Langkah 3: Hitung determinan.

det(A) = (d₁ + d₂ + d₃) − (d₄ + d₅ + d₆)

Metode Ekspansi Kofaktor (Laplace)

Ekspansi kofaktor dilakukan sepanjang baris atau kolom tertentu. Untuk ekspansi sepanjang baris pertama:

det(A) = a₁₁·C₁₁ + a₁₂·C₁₂ + a₁₃·C₁₃

dengan Cᵢⱼ = (−1)ⁱ⁺ʲ · Mᵢⱼ (kofaktor), dan Mᵢⱼ adalah minor (determinan submatriks 2×2 setelah menghapus baris i dan kolom j).

Rumus lengkap ekspansi baris 1:

det(A) = a₁₁(a₂₂·a₃₃ − a₂₃·a₃₂) − a₁₂(a₂₁·a₃₃ − a₂₃·a₃₁) + a₁₃(a₂₁·a₃₂ − a₂₂·a₃₁)

Sifat-sifat Determinan Matriks Ordo 3

  1. Jika det(A) = 0, maka matriks A disebut singular (tidak memiliki invers).
  2. Jika det(A) ≠ 0, maka matriks A disebut non-singular (memiliki invers).
  3. det(Aᵀ) = det(A)
  4. det(A·B) = det(A) × det(B)
  5. Jika satu baris/kolom seluruhnya nol, maka det(A) = 0.
  6. Menukar dua baris/kolom akan mengubah tanda determinan.
✏️ Mencoba

Contoh Perhitungan Langkah demi Langkah

Hitunglah determinan matriks berikut menggunakan metode Sarrus:

A = 213 401 125

Penyelesaian:

Diagonal (+):

  • 2 × 0 × 5 = 0
  • 1 × 1 × 1 = 1
  • 3 × 4 × 2 = 24

Jumlah diagonal (+) = 0 + 1 + 24 = 25

Diagonal (−):

  • 3 × 0 × 1 = 0
  • 2 × 1 × 2 = 4
  • 1 × 4 × 5 = 20

Jumlah diagonal (−) = 0 + 4 + 20 = 24

det(A) = 25 − 24 = 1

📢 Mengkomunikasikan

Ringkasan

  • ✅ Determinan matriks ordo 3×3 menghasilkan satu nilai skalar.
  • ✅ Metode Sarrus: Salin kolom 1 & 2 ke kanan, hitung diagonal (+) dikurangi diagonal (−).
  • ✅ Metode Kofaktor: Ekspansi sepanjang baris/kolom pilihan menggunakan minor dan kofaktor.
  • ✅ Kedua metode selalu menghasilkan nilai determinan yang sama.
  • ✅ det(A) = 0 berarti matriks singular (tidak punya invers).

📝 Contoh Soal dan Pembahasan

🟢 Tingkat Mudah

Contoh 1:

Hitunglah determinan matriks berikut!

A = 100 020 003

Pembahasan:

Matriks diagonal, det = hasil kali elemen diagonal utama.

Diagonal (+): 1×2×3 = 6, 0×0×0 = 0, 0×0×0 = 0 → Jumlah = 6

Diagonal (−): 0×2×0 = 0, 1×0×0 = 0, 0×0×3 = 0 → Jumlah = 0

det(A) = 6 − 0 = 6

Contoh 2:

Hitunglah determinan matriks berikut!

123 010 001

Pembahasan:

Diagonal (+): 1×1×1 = 1, 2×0×0 = 0, 3×0×0 = 0 → Jumlah = 1

Diagonal (−): 3×1×0 = 0, 1×0×0 = 0, 2×0×1 = 0 → Jumlah = 0

det(A) = 1 − 0 = 1

Contoh 3:

Hitunglah determinan matriks berikut!

200 030 004

Pembahasan:

Matriks diagonal: det = 2 × 3 × 4 = 24

Contoh 4:

Hitunglah determinan matriks berikut!

111 000 321

Pembahasan:

Baris kedua seluruhnya nol, maka:

det(A) = 0

(Sifat: jika satu baris/kolom seluruhnya nol, determinan = 0)

Contoh 5:

Hitunglah determinan matriks berikut!

102 010 301

Pembahasan:

Diagonal (+): 1×1×1 = 1, 0×0×3 = 0, 2×0×0 = 0 → Jumlah = 1

Diagonal (−): 2×1×3 = 6, 1×0×0 = 0, 0×0×1 = 0 → Jumlah = 6

det(A) = 1 − 6 = −5

🟡 Tingkat Sedang

Contoh 6:

Hitunglah determinan matriks berikut!

231 41−2 123

Pembahasan (Metode Sarrus):

Diagonal (+):

  • 2 × 1 × 3 = 6
  • 3 × (−2) × 1 = −6
  • 1 × 4 × 2 = 8

Jumlah = 6 + (−6) + 8 = 8

Diagonal (−):

  • 1 × 1 × 1 = 1
  • 2 × (−2) × 2 = −8
  • 3 × 4 × 3 = 36

Jumlah = 1 + (−8) + 36 = 29

det(A) = 8 − 29 = −21

Contoh 7:

Hitunglah determinan matriks berikut!

3−12 04−1 213

Pembahasan:

Diagonal (+): 3×4×3 = 36, (−1)×(−1)×2 = 2, 2×0×1 = 0 → Jumlah = 38

Diagonal (−): 2×4×2 = 16, 3×(−1)×1 = −3, (−1)×0×3 = 0 → Jumlah = 13

det(A) = 38 − 13 = 25

Contoh 8:

Hitunglah determinan matriks berikut!

−123 4−21 23−1

Pembahasan:

Diagonal (+): (−1)×(−2)×(−1) = −2, 2×1×2 = 4, 3×4×3 = 36 → Jumlah = 38

Diagonal (−): 3×(−2)×2 = −12, (−1)×1×3 = −3, 2×4×(−1) = −8 → Jumlah = −23

det(A) = 38 − (−23) = 38 + 23 = 61

Contoh 9:

Tentukan nilai x jika determinan matriks berikut sama dengan 0!

123 456 78x

Pembahasan:

Diagonal (+): 1×5×x = 5x, 2×6×7 = 84, 3×4×8 = 96 → Jumlah = 5x + 180

Diagonal (−): 3×5×7 = 105, 1×6×8 = 48, 2×4×x = 8x → Jumlah = 153 + 8x

det = (5x + 180) − (153 + 8x) = 0

5x + 180 − 153 − 8x = 0

−3x + 27 = 0

x = 9

Contoh 10:

Hitunglah determinan matriks berikut menggunakan ekspansi kofaktor baris pertama!

2−13 102 41−1

Pembahasan (Ekspansi Kofaktor Baris 1):

det(A) = 2·[(0)(−1) − (2)(1)] − (−1)·[(1)(−1) − (2)(4)] + 3·[(1)(1) − (0)(4)]

= 2·[0 − 2] − (−1)·[−1 − 8] + 3·[1 − 0]

= 2·(−2) − (−1)·(−9) + 3·(1)

= −4 − 9 + 3

det(A) = −10

🔴 Tingkat Sulit

Contoh 11:

Jika det(A) = 5, tentukan det(2A) untuk matriks A berordo 3×3!

Pembahasan:

Sifat determinan: det(kA) = kⁿ · det(A), dengan n = ordo matriks.

Untuk matriks ordo 3: det(2A) = 2³ × det(A) = 8 × 5

det(2A) = 40

Contoh 12:

Tentukan nilai a + b jika determinan matriks berikut bernilai 0!

a12 3b1 21a

dengan diketahui a = b.

Pembahasan:

Substitusi b = a:

Diagonal (+): a·a·a = a³, 1·1·2 = 2, 2·3·1 = 6 → Jumlah = a³ + 8

Diagonal (−): 2·a·2 = 4a, a·1·1 = a, 1·3·a = 3a → Jumlah = 8a

det = a³ + 8 − 8a = 0

a³ − 8a + 8 = 0

Coba a = 2: 8 − 16 + 8 = 0 ✓

Jadi a = 2, b = 2

a + b = 4

Contoh 13:

Diketahui matriks A dan B berordo 3×3 dengan det(A) = 3 dan det(B) = −2. Tentukan det(A²·B⁻¹)!

Pembahasan:

Gunakan sifat determinan:

det(A²·B⁻¹) = det(A²) × det(B⁻¹)

= [det(A)]² × 1/det(B)

= 3² × 1/(−2)

= 9 × (−1/2)

det(A²·B⁻¹) = −9/2

Contoh 14:

Hitunglah determinan matriks berikut!

−23−5 4−72 −36−4

Pembahasan:

Diagonal (+):

  • (−2)×(−7)×(−4) = −56
  • 3×2×(−3) = −18
  • (−5)×4×6 = −120

Jumlah = −56 + (−18) + (−120) = −194

Diagonal (−):

  • (−5)×(−7)×(−3) = −105
  • (−2)×2×6 = −24
  • 3×4×(−4) = −48

Jumlah = −105 + (−24) + (−48) = −177

det(A) = −194 − (−177) = −194 + 177 = −17

Contoh 15:

Jika matriks A berordo 3×3 memenuhi A·Aᵀ = I (matriks orthogonal), tentukan kemungkinan nilai det(A)!

Pembahasan:

Dari A·Aᵀ = I, ambil determinan kedua ruas:

det(A·Aᵀ) = det(I)

det(A) × det(Aᵀ) = 1

Karena det(Aᵀ) = det(A), maka:

[det(A)]² = 1

det(A) = ±1

Kemungkinan nilai det(A) = 1 atau det(A) = −1

🏋️ Latihan Soal

Kerjakan soal-soal berikut tanpa melihat pembahasan!

🟢 Tingkat Mudah

1. Hitunglah determinan matriks:

300020005

2. Hitunglah determinan matriks:

100210341

3. Hitunglah determinan matriks:

210030004

4. Hitunglah determinan matriks:

111111234

5. Hitunglah determinan matriks:

−1000−2000−3

🟡 Tingkat Sedang

6. Hitunglah determinan matriks:

2−1314−2312

7. Hitunglah determinan matriks:

52−13−14231

8. Tentukan nilai x jika determinan matriks berikut sama dengan 10:

x12031102

9. Hitunglah determinan matriks:

−3214−1523−2

10. Hitunglah determinan matriks menggunakan ekspansi kofaktor baris pertama:

1−2321−1324

🔴 Tingkat Sulit

11. Diketahui det(A) = 4 untuk matriks A berordo 3×3. Tentukan det(3A⁻¹)!

12. Tentukan semua nilai m agar determinan matriks berikut bernilai 0:

m121m121m

13. Diketahui det(A) = 2 dan det(B) = −3 untuk matriks A dan B berordo 3×3. Tentukan det(A³·B²)!

14. Hitunglah determinan matriks:

−45−37−86−29−1

15. Jika matriks A berordo 3×3 memenuhi A² = 4A, dan det(A) ≠ 0, tentukan det(A)!

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