Persamaan Nilai Mutlak Bentuk Kuadrat

Persamaan Nilai Mutlak Bentuk Kuadrat

Materi Matematika SMA/SMK Kelas X

Materi: Persamaan Nilai Mutlak Bentuk Kuadrat

Mengamati

Perhatikan ekspresi-ekspresi berikut:

\( |x^2 – 5x + 6| = 2 \)

\( |x^2 + 3x – 4| = |x + 2| \)

\( |x^2 – 1| = x + 1 \)

Ekspresi di atas merupakan contoh persamaan nilai mutlak bentuk kuadrat, yaitu persamaan yang memuat nilai mutlak dengan ekspresi kuadrat di dalamnya.

A. Pengertian

Persamaan nilai mutlak bentuk kuadrat adalah persamaan yang memuat tanda nilai mutlak \(| \cdot |\) dimana ekspresi di dalam nilai mutlak merupakan fungsi kuadrat (berderajat dua).

Bentuk umum:

\( |ax^2 + bx + c| = d \)

dengan \(a \neq 0\) dan \(d \geq 0\)

Ingat definisi nilai mutlak:

\[ |f(x)| = \begin{cases} f(x), & \text{jika } f(x) \geq 0 \\ -f(x), & \text{jika } f(x) < 0 \end{cases} \]
Menanya

Pertanyaan yang perlu dipikirkan:

  1. Bagaimana cara menyelesaikan \(|f(x)| = k\) jika \(f(x)\) adalah fungsi kuadrat?
  2. Bagaimana jika kedua ruas memuat nilai mutlak, misalnya \(|f(x)| = |g(x)|\)?
  3. Kapan suatu persamaan nilai mutlak kuadrat tidak memiliki solusi?
Menalar

B. Prinsip Penyelesaian

Tipe 1: \(|f(x)| = k\) dengan \(k \geq 0\)

\( |f(x)| = k \iff f(x) = k \text{ atau } f(x) = -k \)

Selesaikan masing-masing persamaan kuadrat yang dihasilkan, kemudian gabungkan solusinya.

Catatan: Jika \(k < 0\), maka persamaan tidak memiliki solusi karena \(|f(x)| \geq 0\) untuk semua \(x\).

Tipe 2: \(|f(x)| = g(x)\)

\( |f(x)| = g(x) \iff \)

\( f(x) = g(x) \) atau \( f(x) = -g(x) \)

dengan syarat \(g(x) \geq 0\)

Setelah mendapat solusi, wajib diverifikasi bahwa \(g(x) \geq 0\) pada solusi tersebut.

Tipe 3: \(|f(x)| = |g(x)|\)

\( |f(x)| = |g(x)| \iff f(x) = g(x) \text{ atau } f(x) = -g(x) \)

Pada tipe ini tidak perlu syarat tambahan karena kedua ruas sudah non-negatif.

Tipe 4: \(|f(x)|^2 + a|f(x)| + b = 0\) (Substitusi)

Misalkan \(u = |f(x)|\), maka persamaan menjadi kuadrat dalam \(u\):

\( u^2 + au + b = 0, \quad u \geq 0 \)

Selesaikan untuk \(u\), ambil yang \(u \geq 0\), lalu selesaikan \(|f(x)| = u\).

Mencoba

C. Langkah-Langkah Penyelesaian

  1. Identifikasi tipe persamaan nilai mutlak kuadrat.
  2. Terapkan definisi nilai mutlak → pisahkan menjadi dua kasus.
  3. Selesaikan masing-masing persamaan kuadrat (faktorisasi, rumus ABC, atau melengkapkan kuadrat sempurna).
  4. Verifikasi setiap solusi → substitusi kembali ke persamaan awal.
  5. Tuliskan himpunan penyelesaian.
Mengkomunikasikan

D. Ringkasan Penting

Bentuk Persamaan Penyelesaian Syarat
\(|f(x)| = k\) \(f(x) = k\) atau \(f(x) = -k\) \(k \geq 0\)
\(|f(x)| = g(x)\) \(f(x) = g(x)\) atau \(f(x) = -g(x)\) \(g(x) \geq 0\)
\(|f(x)| = |g(x)|\) \(f(x) = g(x)\) atau \(f(x) = -g(x)\) Tidak ada syarat tambahan

Contoh Soal & Pembahasan

Tingkat Mudah

MudahContoh 1

Tentukan himpunan penyelesaian dari \( |x^2 – 4| = 0 \)

▶ Lihat Pembahasan

\(|x^2 – 4| = 0 \implies x^2 – 4 = 0\)

\(x^2 = 4\)

\(x = 2\) atau \(x = -2\)

HP = \(\{-2, 2\}\)

MudahContoh 2

Selesaikan \( |x^2 – 9| = 7 \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 9 = 7 \implies x^2 = 16 \implies x = \pm 4\)

Kasus 2: \(x^2 – 9 = -7 \implies x^2 = 2 \implies x = \pm\sqrt{2}\)

HP = \(\{-4, -\sqrt{2}, \sqrt{2}, 4\}\)

MudahContoh 3

Selesaikan \( |x^2 – 1| = 3 \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 1 = 3 \implies x^2 = 4 \implies x = \pm 2\)

Kasus 2: \(x^2 – 1 = -3 \implies x^2 = -2\) → tidak ada solusi real

HP = \(\{-2, 2\}\)

MudahContoh 4

Selesaikan \( |x^2 + 2x| = 0 \)

▶ Lihat Pembahasan

\(|x^2 + 2x| = 0 \implies x^2 + 2x = 0\)

\(x(x + 2) = 0\)

\(x = 0\) atau \(x = -2\)

HP = \(\{-2, 0\}\)

MudahContoh 5

Selesaikan \( |x^2 – 5x + 6| = 0 \)

▶ Lihat Pembahasan

\(x^2 – 5x + 6 = 0\)

\((x-2)(x-3) = 0\)

\(x = 2\) atau \(x = 3\)

HP = \(\{2, 3\}\)

Tingkat Sedang

SedangContoh 6

Selesaikan \( |x^2 – 5x + 4| = 2 \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 5x + 4 = 2 \implies x^2 – 5x + 2 = 0\)

\(x = \frac{5 \pm \sqrt{25-8}}{2} = \frac{5 \pm \sqrt{17}}{2}\)

Kasus 2: \(x^2 – 5x + 4 = -2 \implies x^2 – 5x + 6 = 0\)

\((x-2)(x-3) = 0 \implies x = 2\) atau \(x = 3\)

HP = \(\left\{\frac{5-\sqrt{17}}{2},\ 2,\ 3,\ \frac{5+\sqrt{17}}{2}\right\}\)

SedangContoh 7

Selesaikan \( |x^2 – 3x| = 2x \)

▶ Lihat Pembahasan

Syarat: \(2x \geq 0 \implies x \geq 0\)

Kasus 1: \(x^2 – 3x = 2x \implies x^2 – 5x = 0 \implies x(x-5) = 0\)

\(x = 0\) atau \(x = 5\). Keduanya memenuhi \(x \geq 0\). ✓

Kasus 2: \(x^2 – 3x = -2x \implies x^2 – x = 0 \implies x(x-1) = 0\)

\(x = 0\) atau \(x = 1\). Keduanya memenuhi \(x \geq 0\). ✓

HP = \(\{0, 1, 5\}\)

SedangContoh 8

Selesaikan \( |x^2 – 4| = |x + 2| \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 4 = x + 2 \implies x^2 – x – 6 = 0 \implies (x-3)(x+2) = 0\)

\(x = 3\) atau \(x = -2\)

Kasus 2: \(x^2 – 4 = -(x+2) \implies x^2 + x – 2 = 0 \implies (x+2)(x-1) = 0\)

\(x = -2\) atau \(x = 1\)

HP = \(\{-2, 1, 3\}\)

SedangContoh 9

Selesaikan \( |x^2 + x – 6| = |x – 2| \)

▶ Lihat Pembahasan

Faktorisasi: \(x^2 + x – 6 = (x+3)(x-2)\)

Kasus 1: \((x+3)(x-2) = (x-2)\)

\((x+3)(x-2) – (x-2) = 0 \implies (x-2)(x+2) = 0\)

\(x = 2\) atau \(x = -2\)

Kasus 2: \((x+3)(x-2) = -(x-2)\)

\((x+3)(x-2) + (x-2) = 0 \implies (x-2)(x+4) = 0\)

\(x = 2\) atau \(x = -4\)

HP = \(\{-4, -2, 2\}\)

SedangContoh 10

Selesaikan \( |x^2 – 2x – 3| = 5 \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 2x – 3 = 5 \implies x^2 – 2x – 8 = 0 \implies (x-4)(x+2) = 0\)

\(x = 4\) atau \(x = -2\)

Kasus 2: \(x^2 – 2x – 3 = -5 \implies x^2 – 2x + 2 = 0\)

Diskriminan: \(4 – 8 = -4 < 0\) → tidak ada solusi real

HP = \(\{-2, 4\}\)

Tingkat Sulit

SulitContoh 11

Selesaikan \( |x^2 – 4x + 3| = x – 1 \)

▶ Lihat Pembahasan

Syarat: \(x – 1 \geq 0 \implies x \geq 1\)

Kasus 1: \(x^2 – 4x + 3 = x – 1 \implies x^2 – 5x + 4 = 0 \implies (x-1)(x-4) = 0\)

\(x = 1\) atau \(x = 4\). Cek: \(1 \geq 1\) ✓, \(4 \geq 1\) ✓

Kasus 2: \(x^2 – 4x + 3 = -(x-1) \implies x^2 – 3x + 2 = 0 \implies (x-1)(x-2) = 0\)

\(x = 1\) atau \(x = 2\). Cek: keduanya ≥ 1 ✓

Verifikasi semua solusi di persamaan awal:

\(x=1\): \(|1-4+3| = |0| = 0\) dan \(1-1 = 0\) ✓

\(x=2\): \(|4-8+3| = |-1| = 1\) dan \(2-1 = 1\) ✓

\(x=4\): \(|16-16+3| = |3| = 3\) dan \(4-1 = 3\) ✓

HP = \(\{1, 2, 4\}\)

SulitContoh 12

Selesaikan \( |x^2 – 2x| = |x^2 – 4| \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 2x = x^2 – 4 \implies -2x = -4 \implies x = 2\)

Kasus 2: \(x^2 – 2x = -(x^2 – 4) \implies x^2 – 2x = -x^2 + 4\)

\(2x^2 – 2x – 4 = 0 \implies x^2 – x – 2 = 0 \implies (x-2)(x+1) = 0\)

\(x = 2\) atau \(x = -1\)

HP = \(\{-1, 2\}\)

SulitContoh 13

Selesaikan \( x^2 – 2|x| – 3 = 0 \)

▶ Lihat Pembahasan

Misalkan \(u = |x|\), maka \(u \geq 0\) dan \(u^2 = x^2\):

\(u^2 – 2u – 3 = 0 \implies (u-3)(u+1) = 0\)

\(u = 3\) atau \(u = -1\)

Karena \(u \geq 0\), maka \(u = 3\), sehingga \(|x| = 3 \implies x = \pm 3\)

HP = \(\{-3, 3\}\)

SulitContoh 14

Selesaikan \( |x^2 – 6x + 5| = |x^2 – 4x + 3| \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 6x + 5 = x^2 – 4x + 3 \implies -2x + 2 = 0 \implies x = 1\)

Kasus 2: \(x^2 – 6x + 5 = -(x^2 – 4x + 3)\)

\(x^2 – 6x + 5 = -x^2 + 4x – 3\)

\(2x^2 – 10x + 8 = 0 \implies x^2 – 5x + 4 = 0 \implies (x-1)(x-4) = 0\)

\(x = 1\) atau \(x = 4\)

HP = \(\{1, 4\}\)

SulitContoh 15

Tentukan jumlah semua solusi dari \( |x^2 – 4x| = |x^2 – 6x + 8| \)

▶ Lihat Pembahasan

Kasus 1: \(x^2 – 4x = x^2 – 6x + 8 \implies 2x = 8 \implies x = 4\)

Kasus 2: \(x^2 – 4x = -(x^2 – 6x + 8)\)

\(x^2 – 4x = -x^2 + 6x – 8\)

\(2x^2 – 10x + 8 = 0 \implies x^2 – 5x + 4 = 0 \implies (x-1)(x-4) = 0\)

\(x = 1\) atau \(x = 4\)

Solusi: \(x = 1\) dan \(x = 4\)

Jumlah semua solusi = \(1 + 4 = 5\)

Latihan Soal

Kerjakan soal-soal berikut tanpa melihat pembahasan. Tuliskan himpunan penyelesaiannya.

Tingkat Mudah

1. Selesaikan \( |x^2 – 16| = 0 \)
2. Selesaikan \( |x^2 – 25| = 11 \)
3. Selesaikan \( |x^2 + 4x| = 0 \)
4. Selesaikan \( |x^2 – 6x + 8| = 0 \)
5. Selesaikan \( |x^2 – 1| = 8 \)

Tingkat Sedang

6. Selesaikan \( |x^2 – 4x + 1| = 2 \)
7. Selesaikan \( |x^2 – x – 2| = x + 1 \)
8. Selesaikan \( |x^2 – 9| = |2x – 6| \)
9. Selesaikan \( |x^2 + 2x – 8| = 7 \)
10. Selesaikan \( |x^2 – 3x| = 4 \)

Tingkat Sulit

11. Selesaikan \( x^2 – 4|x| + 3 = 0 \)
12. Selesaikan \( |x^2 – 5x + 4| = |x^2 – 7x + 10| \)
13. Selesaikan \( |x^2 – 3x + 2| = x^2 – 2x – 1 \)
14. Tentukan jumlah semua solusi dari \( |x^2 – 2x| = |2x – 3| \)
15. Selesaikan \( |x^2 – 4| + |x – 2| = 0 \)

© Materi Persamaan Nilai Mutlak Bentuk Kuadrat — Matematika SMA/SMK

By admin

Tinggalkan Balasan

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

You cannot copy content of this page