Persamaan Nilai Mutlak
Materi Matematika Wajib β Kelas X SMA/SMK/MA
π Pendahuluan: Apa itu Nilai Mutlak?
Nilai mutlak (absolute value) dari suatu bilangan real x, ditulis |x|, adalah jarak bilangan x dari nol pada garis bilangan. Nilai mutlak selalu bernilai tidak negatif (β₯ 0).
Contoh Sederhana:
| x | |x| | Keterangan |
|---|---|---|
| 5 | 5 | 5 β₯ 0, maka |5| = 5 |
| β3 | 3 | β3 < 0, maka |β3| = β(β3) = 3 |
| 0 | 0 | 0 β₯ 0, maka |0| = 0 |
Grafik y = |x|
Grafik berbentuk huruf V dengan titik puncak di (0, 0).
π Materi 1: Persamaan Nilai Mutlak Bentuk Linear
π Kegiatan 1: Mengamati
Amatilah persamaan berikut:
Persamaan di atas memiliki tanda nilai mutlak. Nilai di dalam tanda nilai mutlak bisa positif atau negatif, namun hasilnya selalu tidak negatif.
Amati juga: apakah mungkin |x| = β2 ? Tidak mungkin, karena nilai mutlak selalu β₯ 0.
β Kegiatan 2: Menanya
- Bagaimana cara menyelesaikan persamaan yang memuat tanda nilai mutlak?
- Berapa banyak solusi yang dimiliki persamaan nilai mutlak?
- Kapan persamaan nilai mutlak tidak memiliki solusi?
dengan a β 0 dan c β₯ 0.
Jika |ax + b| = c dengan c β₯ 0, maka:
Kasus 1: ax + b = c
Kasus 2: ax + b = βc
Selesaikan kedua kasus untuk mendapatkan semua solusi.
Catatan Penting:
- Jika c > 0, ada 2 solusi.
- Jika c = 0, ada 1 solusi (yaitu ax + b = 0).
- Jika c < 0, tidak ada solusi.
π§ Kegiatan 3: Menalar
Mengapa persamaan |ax + b| = c menghasilkan dua kasus?
Penjelasan: Karena definisi nilai mutlak, ekspresi di dalam tanda mutlak bisa bernilai positif maupun negatif dan tetap menghasilkan nilai yang sama di luar tanda mutlak. Misalnya, |5| = 5 dan |β5| = 5. Jadi kedua kemungkinan harus diperiksa.
Cara Penyelesaian:
Kasus 1: f(x) = g(x)
Kasus 2: f(x) = βg(x)
βοΈ Kegiatan 4: Mencoba
Cobalah selesaikan persamaan berikut secara mandiri terlebih dahulu, lalu cocokkan dengan pembahasan di bawah:
Petunjuk: Buat dua kasus, lalu selesaikan masing-masing.
π Contoh Soal β Persamaan Nilai Mutlak Bentuk Linear
Kasus 1: x = 4
Kasus 2: x = β4
HP = {β4, 4}
Kasus 1: x β 2 = 3 β x = 5
Kasus 2: x β 2 = β3 β x = β1
HP = {β1, 5}
Kasus 1: x + 1 = 5 β x = 4
Kasus 2: x + 1 = β5 β x = β6
HP = {β6, 4}
Kasus 1: 2x = 10 β x = 5
Kasus 2: 2x = β10 β x = β5
HP = {β5, 5}
Kasus 1: 3x β 6 = 9 β 3x = 15 β x = 5
Kasus 2: 3x β 6 = β9 β 3x = β3 β x = β1
HP = {β1, 5}
x β 7 = 0 β x = 7
HP = {7} (hanya 1 solusi karena ruas kanan = 0)
Nilai mutlak selalu β₯ 0, sehingga tidak mungkin sama dengan β2.
HP = { } (himpunan kosong, tidak ada solusi)
Kasus 1: 4x + 8 = 12 β 4x = 4 β x = 1
Kasus 2: 4x + 8 = β12 β 4x = β20 β x = β5
HP = {β5, 1}
Kasus 1: 5 β x = 3 β x = 2
Kasus 2: 5 β x = β3 β x = 8
HP = {2, 8}
Kasus 1: 2x + 1 = 7 β 2x = 6 β x = 3
Kasus 2: 2x + 1 = β7 β 2x = β8 β x = β4
HP = {β4, 3}
Kasus 1: 2x β 5 = x + 1 β x = 6
Cek: |2(6)β5| = |7| = 7, dan 6+1 = 7 β
Kasus 2: 2x β 5 = β(x + 1) β 2x β 5 = βx β 1 β 3x = 4 β x = 4/3
Cek: |2(4/3)β5| = |8/3β15/3| = |β7/3| = 7/3, dan 4/3+1 = 7/3 β
HP = {4/3, 6}
Kasus 1: 3x + 2 = 2x + 8 β x = 6
Cek: |20| = 20, 2(6)+8 = 20 β
Kasus 2: 3x + 2 = β(2x + 8) β 3x + 2 = β2x β 8 β 5x = β10 β x = β2
Cek: |β4| = 4, 2(β2)+8 = 4 β
HP = {β2, 6}
Kasus 1: 4 β 3x = x + 2 β 2 = 4x β x = 1/2
Cek: |4β3/2| = |5/2| = 5/2, 1/2+2 = 5/2 β
Kasus 2: 4 β 3x = β(x + 2) β 4 β 3x = βx β 2 β 6 = 2x β x = 3
Cek: |4β9| = 5, 3+2 = 5 β
HP = {1/2, 3}
2|x β 3| = 8 β |x β 3| = 4
Kasus 1: x β 3 = 4 β x = 7
Kasus 2: x β 3 = β4 β x = β1
HP = {β1, 7}
Kasus 1: x + 3 = 2x β 1 β 4 = x β x = 4
Cek: |7| = 7, 2(4)β1 = 7 β
Kasus 2: x + 3 = β(2x β 1) β x + 3 = β2x + 1 β 3x = β2 β x = β2/3
Cek: |β2/3+3| = |7/3| = 7/3, 2(β2/3)β1 = β4/3β1 = β7/3 < 0 β (ruas kanan negatif, tidak valid)
HP = {4}
Titik kritis: x = β2 dan x = 1. Bagi menjadi 3 interval:
Interval 1: x < β2
β(x+2) + (β(xβ1)) = 5 β βxβ2βx+1 = 5 β β2xβ1 = 5 β x = β3
Cek: β3 < β2 β, |β1|+|β4| = 1+4 = 5 β
Interval 2: β2 β€ x < 1
(x+2) + (β(xβ1)) = 5 β x+2βx+1 = 5 β 3 = 5 (kontradiksi, tidak ada solusi)
Interval 3: x β₯ 1
(x+2) + (xβ1) = 5 β 2x+1 = 5 β x = 2
Cek: 2 β₯ 1 β, |4|+|1| = 5 β
HP = {β3, 2}
Syarat: ruas kanan β₯ 0 β 3x β 2 β₯ 0 β x β₯ 2/3
Kasus 1: 2x β 1 = 3x β 2 β 1 = x β x = 1
Cek: 1 β₯ 2/3 β, |1| = 1, 3β2 = 1 β
Kasus 2: 2x β 1 = β(3x β 2) β 2xβ1 = β3x+2 β 5x = 3 β x = 3/5
Cek: 3/5 β₯ 2/3? 0.6 < 0.667 β (tidak memenuhi syarat)
HP = {1}
Titik kritis: x = 2 dan x = β4
Interval 1: x < β4
3(βx+2) β (βxβ4) = 8 β β3x+6+x+4 = 8 β β2x+10 = 8 β x = 1
Cek: 1 < β4? Tidak β
Interval 2: β4 β€ x < 2
3(βx+2) β (x+4) = 8 β β3x+6βxβ4 = 8 β β4x+2 = 8 β x = β3/2
Cek: β4 β€ β3/2 < 2 β, 3|β7/2|β|5/2| = 21/2β5/2 = 16/2 = 8 β
Interval 3: x β₯ 2
3(xβ2) β (x+4) = 8 β 3xβ6βxβ4 = 8 β 2x = 18 β x = 9
Cek: 9 β₯ 2 β, 3|7|β|13| = 21β13 = 8 β
HP = {β3/2, 9}
Syarat: 3x β₯ 0 β x β₯ 0
Kasus 1: xΒ² β 4 = 3x β xΒ² β 3x β 4 = 0 β (xβ4)(x+1) = 0 β x = 4 atau x = β1
Cek: x = 4 β₯ 0 β; x = β1 < 0 β
Kasus 2: xΒ² β 4 = β3x β xΒ² + 3x β 4 = 0 β (x+4)(xβ1) = 0 β x = β4 atau x = 1
Cek: x = 1 β₯ 0 β; x = β4 < 0 β
HP = {1, 4}
Titik kritis: x = β3/2 dan x = 1
Interval 1: x < β3/2
β(2x+3) β (β(xβ1)) = x+4 β β2xβ3+xβ1 = x+4 β βxβ4 = x+4 β β2x = 8 β x = β4
Cek: β4 < β3/2 β, |β5|β|β5| = 0, β4+4 = 0 β
Interval 2: β3/2 β€ x < 1
(2x+3) β (βx+1) = x+4 β 2x+3+xβ1 = x+4 β 3x+2 = x+4 β 2x = 2 β x = 1
Cek: 1 berada di [β3/2, 1)? Titik batas, cek: |5|β|0| = 5, 1+4 = 5 β
Interval 3: x β₯ 1
(2x+3) β (xβ1) = x+4 β x+4 = x+4 β identitas (selalu benar)
Jadi semua x β₯ 1 memenuhi.
HP = {β4} βͺ [1, β)
π Latihan Soal β Persamaan Nilai Mutlak Bentuk Linear
- Selesaikan |x| = 6
- Selesaikan |x β 5| = 2
- Selesaikan |x + 3| = 7
- Selesaikan |2x β 4| = 6
- Selesaikan |3x + 9| = 12
- Selesaikan |5x| = 15
- Selesaikan |x β 10| = 0
- Selesaikan |4x + 3| = 11
- Selesaikan |7 β x| = 4
- Selesaikan |2x + 6| = 8
- Selesaikan |3x β 1| = x + 5
- Selesaikan |2x + 7| = 3x β 1
- Selesaikan 3|x β 4| β 2 = 10
- Selesaikan |5 β 2x| = x + 1
- Selesaikan |x + 6| = 4x β 3
- Selesaikan |x + 1| + |x β 3| = 6
- Selesaikan |2x β 3| = 4x β 7
- Selesaikan 2|x + 1| β |x β 2| = x + 3
- Selesaikan |xΒ² β 9| = 2x + 3
- Selesaikan |3x β 1| + |x + 5| = 2x + 10
π’ Kegiatan 5: Mengkomunikasikan
Diskusikan dengan teman kelompokmu:
- Jelaskan dengan bahasamu sendiri, mengapa |x| = β5 tidak memiliki solusi.
- Buatlah satu soal persamaan nilai mutlak bentuk linear beserta penyelesaiannya, kemudian presentasikan di depan kelas.
- Kapan persamaan |ax + b| = c memiliki tepat satu solusi?
π Materi 2: Persamaan Nilai Mutlak dengan Dua Nilai Mutlak
π Kegiatan 1: Mengamati
Perhatikan persamaan berikut:
Kedua ruas memiliki tanda nilai mutlak. Bagaimana cara menyelesaikannya?
β Kegiatan 2: Menanya
- Apa perbedaan penyelesaian persamaan satu nilai mutlak dengan dua nilai mutlak?
- Apakah metode kuadrat kedua ruas bisa digunakan?
- Berapa solusi maksimum yang mungkin diperoleh?
Jika |f(x)| = |g(x)|, maka:
Kasus 1: f(x) = g(x)
Kasus 2: f(x) = βg(x)
Penjelasan: Dua bilangan memiliki nilai mutlak yang sama jika dan hanya jika bilangan tersebut sama atau berlawanan tanda.
|f(x)| = |g(x)| βΊ [f(x)]Β² = [g(x)]Β²
βΊ [f(x)]Β² β [g(x)]Β² = 0
βΊ [f(x) β g(x)][f(x) + g(x)] = 0
Sehingga: f(x) = g(x) atau f(x) = βg(x)
π§ Kegiatan 3: Menalar
Mengapa kedua metode menghasilkan kasus yang sama?
Penjelasan: Karena |a| = |b| berarti aΒ² = bΒ², yang ekuivalen dengan (a β b)(a + b) = 0, sehingga a = b atau a = βb. Kedua metode pada dasarnya identik, hanya pendekatan yang berbeda.
βοΈ Kegiatan 4: Mencoba
Cobalah selesaikan persamaan berikut menggunakan kedua metode:
Apakah hasil dari kedua metode sama? Diskusikan!
Grafik Ilustrasi: y = |2x β 1| dan y = |x + 3|
Titik potong kedua grafik adalah solusi persamaan.
π Contoh Soal β Persamaan dengan Dua Nilai Mutlak
|x| = 3
Kasus 1: x = 3
Kasus 2: x = β3
HP = {β3, 3}
Kasus 1: x β 1 = x + 1 β β1 = 1 (kontradiksi)
Kasus 2: x β 1 = β(x + 1) β x β 1 = βx β 1 β 2x = 0 β x = 0
HP = {0}
Kasus 1: 2x = x + 3 β x = 3
Kasus 2: 2x = β(x + 3) β 3x = β3 β x = β1
HP = {β1, 3}
Kasus 1: x + 4 = x β 2 β 4 = β2 (kontradiksi)
Kasus 2: x + 4 = β(x β 2) β x + 4 = βx + 2 β 2x = β2 β x = β1
HP = {β1}
Kasus 1: 3x β 6 = x β 2x = 6 β x = 3
Kasus 2: 3x β 6 = βx β 4x = 6 β x = 3/2
HP = {3/2, 3}
Perhatikan bahwa x β 5 = β(5 β x), sehingga |xβ5| = |5βx| selalu benar untuk semua x.
HP = β (semua bilangan real)
Kasus 1: x = 2x β 4 β x = 4
Kasus 2: x = β(2x β 4) β x = β2x + 4 β 3x = 4 β x = 4/3
HP = {4/3, 4}
Kasus 1: 4x = 2x + 6 β 2x = 6 β x = 3
Kasus 2: 4x = β(2x + 6) β 6x = β6 β x = β1
HP = {β1, 3}
Kasus 1: x + 2 = 3 β x β 2x = 1 β x = 1/2
Kasus 2: x + 2 = β(3 β x) β x + 2 = β3 + x β 2 = β3 (kontradiksi)
HP = {1/2}
Kasus 1: 5x β 10 = 3x + 2 β 2x = 12 β x = 6
Kasus 2: 5x β 10 = β(3x + 2) β 5x β 10 = β3x β 2 β 8x = 8 β x = 1
HP = {1, 6}
Kasus 1: 2x β 1 = x + 3 β x = 4
Cek: |7| = |7| = 7 β
Kasus 2: 2x β 1 = β(x + 3) β 2x β 1 = βx β 3 β 3x = β2 β x = β2/3
Cek: |β7/3| = 7/3, |7/3| = 7/3 β
HP = {β2/3, 4}
Kasus 1: 3x + 2 = 2x β 5 β x = β7
Cek: |β19| = 19, |β19| = 19 β
Kasus 2: 3x + 2 = β(2x β 5) β 3x + 2 = β2x + 5 β 5x = 3 β x = 3/5
Cek: |11/5| = 11/5, |β19/5|? = |6/5β5| = |β19/5| = 19/5 β 11/5. Mari hitung ulang: |3(3/5)+2| = |9/5+10/5| = |19/5| = 19/5; |2(3/5)β5| = |6/5β25/5| = |β19/5| = 19/5 β
HP = {β7, 3/5}
Kasus 1: 4x β 3 = 2x + 1 β 2x = 4 β x = 2
Cek: |5| = 5, |5| = 5 β
Kasus 2: 4x β 3 = β(2x + 1) β 4x β 3 = β2x β 1 β 6x = 2 β x = 1/3
Cek: |β5/3| = 5/3, |5/3| = 5/3 β
HP = {1/3, 2}
Kasus 1: x + 5 = 3x β 1 β 6 = 2x β x = 3
Cek: |8| = 8, |8| = 8 β
Kasus 2: x + 5 = β(3x β 1) β x + 5 = β3x + 1 β 4x = β4 β x = β1
Cek: |4| = 4, |β4| = 4 β
HP = {β1, 3}
Kasus 1: 5x β 2 = 3 β x β 6x = 5 β x = 5/6
Cek: |25/6β12/6| = |13/6| = 13/6, |18/6β5/6| = |13/6| = 13/6 β
Kasus 2: 5x β 2 = β(3 β x) β 5x β 2 = β3 + x β 4x = β1 β x = β1/4
Cek: |β13/4| = 13/4, |13/4| = 13/4 β
HP = {β1/4, 5/6}
Titik kritis: x = 3/2, x = β1, x = 2/3
Urutkan: β1 < 2/3 < 3/2
Interval 1: x < β1
β(2xβ3) + (β(x+1)) = β(3xβ2)
β2x+3βxβ1 = β3x+2 β β3x+2 = β3x+2 (identitas)
Semua x < β1 memenuhi.
Interval 2: β1 β€ x < 2/3
β(2xβ3) + (x+1) = β(3xβ2)
β2x+3+x+1 = β3x+2 β βx+4 = β3x+2 β 2x = β2 β x = β1
x = β1 termasuk interval β
Interval 3: 2/3 β€ x < 3/2
β(2xβ3) + (x+1) = (3xβ2)
βx+4 = 3xβ2 β 6 = 4x β x = 3/2 (batas, cek di interval 4)
Interval 4: x β₯ 3/2
(2xβ3) + (x+1) = (3xβ2) β 3xβ2 = 3xβ2 (identitas)
Semua x β₯ 3/2 memenuhi.
HP = (ββ, β1] βͺ [3/2, β)
Kasus 1: xΒ² β 4 = x + 2 β xΒ² β x β 6 = 0 β (xβ3)(x+2) = 0
x = 3 atau x = β2
Kasus 2: xΒ² β 4 = β(x + 2) β xΒ² + x β 2 = 0 β (x+2)(xβ1) = 0
x = β2 atau x = 1
Cek semua: x=3: |5|=5, |5|=5 β; x=β2: |0|=0, |0|=0 β; x=1: |β3|=3, |3|=3 β
HP = {β2, 1, 3}
Kasus 1: 3x β 2 = 2(x + 1) β 3x β 2 = 2x + 2 β x = 4
Cek: |10| = 10, 2|5| = 10 β
Kasus 2: 3x β 2 = β2(x + 1) β 3x β 2 = β2x β 2 β 5x = 0 β x = 0
Cek: |β2| = 2, 2|1| = 2 β
HP = {0, 4}
Titik kritis: x = 1, x = 4, x = 5/2
Urutkan: 1 < 5/2 < 4
Interval 1: x < 1
(1βx) + (4βx) = (5β2x) β 5β2x = 5β2x (identitas) β semua x < 1 β
Interval 2: 1 β€ x < 5/2
(xβ1) + (4βx) = (5β2x) β 3 = 5β2x β x = 1 β (titik batas)
Interval 3: 5/2 β€ x < 4
(xβ1) + (4βx) = (2xβ5) β 3 = 2xβ5 β x = 4 (batas interval 4)
Interval 4: x β₯ 4
(xβ1) + (xβ4) = (2xβ5) β 2xβ5 = 2xβ5 (identitas) β semua x β₯ 4 β
HP = (ββ, 1] βͺ [4, β)
Perhatikan bahwa xΒ² + x β 6 = (x + 3)(x β 2)
Maka ruas kanan = |(x+3)(xβ2)| = |x+3| Β· |xβ2|
Ini sama persis dengan ruas kiri!
Jadi persamaan ini merupakan identitas, berlaku untuk semua x β β.
HP = β (semua bilangan real)
π Latihan Soal β Persamaan dengan Dua Nilai Mutlak
- Selesaikan |x| = |4|
- Selesaikan |x + 2| = |x β 6|
- Selesaikan |2x| = |x β 5|
- Selesaikan |3x + 1| = |x + 7|
- Selesaikan |x β 3| = |3 β x|
- Selesaikan |2x + 4| = |x + 1|
- Selesaikan |x β 1| = |2x + 3|
- Selesaikan |4x| = |2x β 8|
- Selesaikan |x + 6| = |2 β x|
- Selesaikan |5x β 5| = |3x + 1|
- Selesaikan |3x β 4| = |2x + 3|
- Selesaikan |4x + 1| = 2|x β 3|
- Selesaikan |x + 2| = |3x β 4|
- Selesaikan 3|x β 1| = |2x + 5|
- Selesaikan |2x β 6| + |x + 1| = 10
- Selesaikan |xΒ² β 1| = |x β 1|
- Selesaikan |2x + 1| β |x β 3| = |x + 4|
- Selesaikan |3x β 2| = 2|x| + |x β 2|
- Selesaikan |xΒ² β 5x + 4| = |x β 1| Β· |x β 4|
- Selesaikan |x + 2| + |2x β 1| + |3 β x| = 8
π’ Kegiatan 5: Mengkomunikasikan
Diskusikan dengan teman kelompokmu:
- Jelaskan dengan kata-katamu sendiri perbedaan menyelesaikan |f(x)| = c dan |f(x)| = |g(x)|.
- Kapan persamaan |f(x)| = |g(x)| memiliki tak hingga banyak solusi? Berikan contoh!
- Presentasikan satu soal sulit beserta penyelesaiannya menggunakan metode interval (titik kritis).
π Ringkasan
| Bentuk Persamaan | Cara Penyelesaian |
|---|---|
| |ax+b| = c (c β₯ 0) | ax+b = c atau ax+b = βc |
| |ax+b| = c (c < 0) | Tidak ada solusi |
| |f(x)| = |g(x)| | f(x) = g(x) atau f(x) = βg(x) |
Tips: Selalu cek solusi yang diperoleh ke persamaan asal, terutama jika ruas kanan mengandung variabel (untuk memastikan ruas kanan β₯ 0).