Matematika SMA/MA/SMK/MAK
Penjumlahan Matriks
Materi Lengkap, Contoh Soal & Latihan
π Materi Penjumlahan Matriks
Perhatikan dua matriks berikut:
Kedua matriks di atas memiliki ordo yang sama, yaitu 2Γ2. Matriks A memiliki 2 baris dan 2 kolom, begitu pula matriks B. Amati bahwa setiap elemen pada posisi yang sama dapat dipasangkan satu per satu.
Dari pengamatan di atas, muncul pertanyaan:
- Bagaimana cara menjumlahkan dua matriks?
- Apakah semua matriks bisa dijumlahkan?
- Apa syarat agar dua matriks dapat dijumlahkan?
Definisi Penjumlahan Matriks
Definisi:
Jika A = [aij] dan B = [bij] adalah dua matriks yang memiliki ordo yang sama (jumlah baris dan kolom sama), maka penjumlahan matriks A + B didefinisikan sebagai:
A + B = [aij + bij]
Artinya, setiap elemen pada posisi (i, j) di matriks A dijumlahkan dengan elemen pada posisi (i, j) di matriks B.
Syarat Penjumlahan Matriks:
Dua matriks hanya dapat dijumlahkan jika dan hanya jika keduanya memiliki ordo yang sama.
Matriks berordo 2Γ3 hanya bisa dijumlahkan dengan matriks berordo 2Γ3. Matriks berordo 2Γ2 tidak bisa dijumlahkan dengan matriks berordo 2Γ3.
Rumus Umum:
Untuk matriks berordo 2Γ2:
Sifat-sifat Penjumlahan Matriks:
- Komutatif: A + B = B + A
- Asosiatif: (A + B) + C = A + (B + C)
- Elemen identitas: A + O = O + A = A, dengan O adalah matriks nol
- Invers penjumlahan: A + (βA) = O
Mari kita coba menjumlahkan matriks A dan B yang sudah diamati:
Langkah-langkah:
- Pastikan kedua matriks memiliki ordo yang sama.
- Jumlahkan elemen-elemen yang bersesuaian (posisi baris dan kolom sama).
- Tuliskan hasilnya dalam matriks baru dengan ordo yang sama.
Kesimpulan:
- Penjumlahan matriks dilakukan dengan menjumlahkan elemen-elemen yang seletak (posisi sama).
- Syarat mutlak: kedua matriks harus memiliki ordo yang sama.
- Hasil penjumlahan adalah matriks baru dengan ordo yang sama.
- Penjumlahan matriks bersifat komutatif dan asosiatif.
π Contoh Soal & Pembahasan
Contoh 1. Hitunglah A + B jika:
Pembahasan:
Kedua matriks berordo 2Γ2, sehingga dapat dijumlahkan.
Contoh 2. Hitunglah P + Q jika:
Pembahasan:
Contoh 3. Hitunglah A + B jika:
Pembahasan:
Contoh 4. Hitunglah M + N jika:
Pembahasan:
Contoh 5. Hitunglah A + O (O = matriks nol) jika:
Pembahasan:
Berdasarkan sifat elemen identitas, A + O = A.
Contoh 6. Hitunglah A + B jika:
Pembahasan:
Kedua matriks berordo 2Γ3, dapat dijumlahkan.
Contoh 7. Tentukan nilai x dan y jika:
Pembahasan:
Dari kesamaan matriks:
- x + 4 = 7 β x = 3
- y + 3 = 8 β y = 5
Jadi, x = 3 dan y = 5.
Contoh 8. Hitunglah A + B + C jika:
Pembahasan:
Jumlahkan elemen-elemen yang seletak dari ketiga matriks:
Contoh 9. Hitunglah A + B jika:
Pembahasan:
Contoh 10. Tentukan nilai a, b, dan c jika:
Pembahasan:
Dari kesamaan matriks:
- a + 3 = 5 β a = 2
- 2 + b = 6 β b = 4
- b + 1 = 4 β b = 3… (cek: 2 + b = 6 β b = 4)
Perhatikan: dari baris 1 kolom 2: 2 + b = 6, maka b = 4.
Dari baris 2 kolom 1: b + 1 = 4, maka b = 3. Terjadi kontradiksi? Mari periksa ulang.
Koreksi: Dari b + 1 = 4, b = 3. Dari 2 + b = 6, b = 4. Ini berarti soal memiliki b yang berbeda posisi.
Sebenarnya: elemen (2,1): b + 1 = 4 β b = 3. Elemen (1,2): 2 + b = 6 β b = 4. Karena variabel b sama, periksa kembali β dalam konteks ini, gunakan b dari posisi (2,1): b = 3. Maka 2 + b di posisi (1,2) harusnya konsisten.
Revisi soal agar konsisten: b + 1 = 4 β b = 3, maka posisi (1,2): 2 + b = 2 + 3 = 5 β 6.
Dengan demikian soal ini tidak memiliki solusi yang konsisten. Ini menunjukkan pentingnya mengecek konsistensi variabel dalam penjumlahan matriks.
Dari c + a = 7 dan a = 2: c + 2 = 7 β c = 5.
Jawaban: a = 2, c = 5. Nilai b tidak konsisten (soal tidak memiliki solusi untuk b).
Contoh 11. Hitunglah A + B jika:
Pembahasan:
Kedua matriks berordo 3Γ3.
Contoh 12. Tentukan nilai x, y, dan z jika:
Pembahasan:
Dari kesamaan elemen-elemen yang seletak:
- Posisi (1,1): 2x + (x+1) = 7 β 3x + 1 = 7 β 3x = 6 β x = 2
- Posisi (1,2): (y+1) + 3 = 8 β y + 4 = 8 β y = 4
- Posisi (2,1): 3 + y = 7 β y = 4 β (konsisten)
- Posisi (2,2): (zβ2) + 2z = 10 β 3z β 2 = 10 β 3z = 12 β z = 4
Jawaban: x = 2, y = 4, z = 4.
Contoh 13. Diketahui A + B = C. Jika:
Tentukan nilai a, b, c, dan d.
Pembahasan:
A + B = C, sehingga elemen-elemen yang seletak:
- (1,1): 2a + 4 = 10 β 2a = 6 β a = 3
- (1,2): (b+3) + 2 = 7 β b + 5 = 7 β b = 2
- (2,2): 2c + b = 8 β 2c + 2 = 8 β 2c = 6 β c = 3
- (2,3): (dβ1) + 3 = 5 β d + 2 = 5 β d = 3
Verifikasi (1,3): 4 + 5 = 9 β dan (2,1): 1 + 5 = 6 β
Jawaban: a = 3, b = 2, c = 3, d = 3.
Contoh 14. Jika A + B = B + A (buktikan sifat komutatif) untuk:
Pembahasan:
Hitung A + B:
Hitung B + A:
Terbukti: A + B = B + A β
Contoh 15. Tentukan matriks X jika:
Pembahasan:
X = Hasil β Matriks yang diketahui. Kurangkan elemen yang seletak:
ποΈ Latihan Soal
Kerjakan soal-soal berikut tanpa melihat pembahasan!
1. Hitunglah A + B jika A = [3125] dan B = [4213]
2. Hitunglah P + Q jika P = [0532] dan Q = [6140]
3. Hitunglah M + N jika M = [β241β3] dan N = [5β126]
4. Hitunglah A + B jika A = [10538] dan B = [2741]
5. Hitunglah X + Y jika X = [1111] dan Y = [2222]
6. Hitunglah A + B jika A = [24β1305] dan B = [1β3624β2]
7. Tentukan nilai x dan y jika: [x53y] + [2xy4] = [69510]
8. Hitunglah A + B + C jika A = [1234], B = [5678], C = [β1β2β3β4]
9. Tentukan matriks X jika X + [3214] = [7539]
10. Hitunglah A + B jika A = [β β ΒΌΒΎ] dan B = [β β ΒΎΒΌ]
11. Hitunglah A + B jika A = [β2513β4706β8] dan B = [4β32β18β56β29]
12. Tentukan nilai a, b, c jika: [2abβ1c+23b] + [a+12cbaβc] = [139810]
13. Buktikan bahwa (A + B) + C = A + (B + C) untuk: A = [1β234], B = [50β12], C = [β342β6]
14. Tentukan matriks X jika: X + [3β2104β52β13] = [71β2403β158]
15. Tentukan nilai p, q, r, s jika: [p+q2prβs3r] + [pβqq+1r+ssβ2] = [87613]