Bentuk Umum Pertidaksamaan Kuadrat

Matematika SMA/MA/SMK/MAK

Bentuk Umum Pertidaksamaan Kuadrat

A. Pengertian Pertidaksamaan Kuadrat

🔍 Mengamati

Perhatikan persamaan dan pertidaksamaan berikut:

  • x² + 3x − 10 = 0 → Persamaan kuadrat
  • x² + 3x − 10 > 0 → Pertidaksamaan kuadrat
  • x² + 3x − 10 < 0 → Pertidaksamaan kuadrat
  • x² + 3x − 10 ≥ 0 → Pertidaksamaan kuadrat
  • x² + 3x − 10 ≤ 0 → Pertidaksamaan kuadrat

Perbedaan utama: persamaan menggunakan tanda “=”, sedangkan pertidaksamaan menggunakan tanda “>”, “<“, “≥”, atau “≤”.

Pertidaksamaan kuadrat adalah pertidaksamaan yang memuat variabel berpangkat tertinggi dua (kuadrat). Bentuk umum pertidaksamaan kuadrat adalah:

ax² + bx + c > 0

ax² + bx + c < 0

ax² + bx + c ≥ 0

ax² + bx + c ≤ 0

dengan ketentuan:

  • a, b, c ∈ bilangan real dan a ≠ 0
  • a = koefisien x²
  • b = koefisien x
  • c = konstanta
  • x = variabel (yang dicari himpunan penyelesaiannya)
❓ Menanya

Pertanyaan yang muncul:

  1. Bagaimana cara menentukan nilai a, b, dan c dari suatu pertidaksamaan kuadrat?
  2. Apa perbedaan tanda “>” dengan “≥” dalam penyelesaian?
  3. Bagaimana bentuk umum jika pertidaksamaan belum dalam bentuk standar?

Identifikasi Koefisien dan Konstanta

💡 Menalar

Untuk mengidentifikasi a, b, dan c, pastikan pertidaksamaan sudah dalam bentuk umum (semua suku di ruas kiri, ruas kanan = 0).

Contoh identifikasi:

Pertidaksamaan a b c Tanda
2x² + 5x − 3 > 0 2 5 −3 >
−x² + 4x − 1 ≤ 0 −1 4 −1 ≤
3x² − 7 < 0 3 0 −7 <
x² + 6x ≥ 0 1 6 0 ≥

Mengubah ke Bentuk Umum

Jika pertidaksamaan belum dalam bentuk umum, lakukan langkah-langkah berikut:

  1. Pindahkan semua suku ke ruas kiri sehingga ruas kanan = 0
  2. Sederhanakan suku-suku sejenis
  3. Tulis dalam urutan pangkat tertinggi: ax² + bx + c
✏️ Mencoba

Contoh: Ubah 3x² + 2x > 5 − x ke bentuk umum.

Langkah 1: Pindahkan semua ke ruas kiri

3x² + 2x − 5 + x > 0

Langkah 2: Sederhanakan

3x² + 3x − 5 > 0

Jadi: a = 3, b = 3, c = −5

📢 Mengkomunikasikan

Kesimpulan: Bentuk umum pertidaksamaan kuadrat adalah ax² + bx + c (dengan tanda >, <, ≥, atau ≤) 0, di mana a ≠ 0. Setiap pertidaksamaan kuadrat dapat diubah ke bentuk umum dengan memindahkan seluruh suku ke satu ruas.

B. Jenis Tanda Pertidaksamaan dan Artinya

Tanda Dibaca Arti Himpunan Penyelesaian
> lebih dari Nilai di ruas kiri lebih besar, tidak termasuk titik nol Interval terbuka
< kurang dari Nilai di ruas kiri lebih kecil, tidak termasuk titik nol Interval terbuka
≥ lebih dari atau sama dengan Nilai di ruas kiri lebih besar atau sama, termasuk titik nol Interval tertutup
≤ kurang dari atau sama dengan Nilai di ruas kiri lebih kecil atau sama, termasuk titik nol Interval tertutup
💡 Menalar

Penting: Perbedaan “>” dan “≥” terletak pada apakah nilai pembuat nol (akar) termasuk dalam penyelesaian atau tidak.

  • Tanda “>” atau “<” → akar tidak termasuk (gunakan kurung biasa atau lingkaran terbuka pada garis bilangan)
  • Tanda “≥” atau “≤” → akar termasuk (gunakan kurung siku atau lingkaran tertutup pada garis bilangan)

Notasi Penulisan Himpunan Penyelesaian

Notasi Contoh Arti
Notasi himpunan {x | −2 < x < 5} Semua x antara −2 dan 5 (tidak termasuk)
Notasi interval (−2, 5) Interval terbuka dari −2 sampai 5
Notasi interval tertutup [−2, 5] Interval tertutup dari −2 sampai 5 (termasuk)
Gabungan interval (−∞, −2) ∪ (5, ∞) Semua x kurang dari −2 atau lebih dari 5

Visualisasi pada Garis Bilangan

Contoh: HP dari x² − 3x − 10 > 0 dengan akar x = −2 dan x = 5

−2 5 HP HP bukan HP

HP: x < −2 atau x > 5 → Notasi: (−∞, −2) ∪ (5, ∞)

C. Syarat dan Ketentuan Bentuk Umum

🔍 Mengamati

Perhatikan beberapa kasus khusus berikut:

1. Koefisien a harus ≠ 0

Jika a = 0, maka bukan pertidaksamaan kuadrat melainkan pertidaksamaan linear.

2. Koefisien b boleh = 0

Contoh: x² − 9 > 0 (bentuk ax² + c > 0)

3. Konstanta c boleh = 0

Contoh: x² + 4x ≤ 0 (bentuk ax² + bx ≤ 0)

4. Koefisien a negatif

Jika a < 0, biasanya dikalikan (−1) pada kedua ruas. Ingat: mengalikan dengan bilangan negatif membalik tanda pertidaksamaan!

Contoh: −x² + 4x − 3 > 0

Kalikan (−1): x² − 4x + 3 < 0 (tanda > berubah menjadi <)

📢 Mengkomunikasikan

Ringkasan: Bentuk umum ax² + bx + c (tanda) 0 berlaku dengan syarat a ≠ 0. Nilai b dan c boleh nol. Jika a negatif, dapat dikalikan −1 dengan catatan tanda pertidaksamaan dibalik.

D. Contoh Soal dan Pembahasan

📗 Tingkat Mudah

Soal 1. Tentukan nilai a, b, dan c dari pertidaksamaan x² + 5x − 6 > 0.

Lihat Pembahasan

Bandingkan dengan bentuk umum ax² + bx + c > 0

a = 1, b = 5, c = −6

Soal 2. Tentukan nilai a, b, dan c dari 3x² − 12 ≤ 0.

Lihat Pembahasan

Bentuk: 3x² + 0x − 12 ≤ 0

a = 3, b = 0, c = −12

Soal 3. Apakah 5x + 3 > 0 merupakan pertidaksamaan kuadrat? Jelaskan!

Lihat Pembahasan

Bukan pertidaksamaan kuadrat karena pangkat tertinggi variabel adalah 1 (linear), bukan 2.

Syarat pertidaksamaan kuadrat: harus ada suku x² dengan koefisien ≠ 0.

Soal 4. Tentukan nilai a, b, dan c dari −2x² + 8x ≥ 0.

Lihat Pembahasan

Bentuk: −2x² + 8x + 0 ≥ 0

a = −2, b = 8, c = 0

Soal 5. Ubah x² > 9 ke bentuk umum pertidaksamaan kuadrat.

Lihat Pembahasan

Pindahkan 9 ke ruas kiri:

x² − 9 > 0

Bentuk umum: a = 1, b = 0, c = −9

📙 Tingkat Sedang

Soal 1. Ubah 2x² + 3x > 4x + 5 ke bentuk umum dan tentukan koefisiennya.

Lihat Pembahasan

Pindahkan semua ke ruas kiri:

2x² + 3x − 4x − 5 > 0

2x² − x − 5 > 0

a = 2, b = −1, c = −5

Soal 2. Ubah −3x² + 6x − 2 > 0 agar koefisien a positif.

Lihat Pembahasan

Kalikan kedua ruas dengan (−1), tanda pertidaksamaan dibalik:

3x² − 6x + 2 < 0

Sekarang a = 3 (positif), tanda berubah dari “>” menjadi “<“.

Soal 3. Ubah (x + 2)(x − 3) ≤ 0 ke bentuk umum.

Lihat Pembahasan

Jabarkan:

x² − 3x + 2x − 6 ≤ 0

x² − x − 6 ≤ 0

a = 1, b = −1, c = −6

Soal 4. Ubah x(x + 4) ≥ 12 ke bentuk umum.

Lihat Pembahasan

Jabarkan ruas kiri: x² + 4x ≥ 12

Pindahkan 12: x² + 4x − 12 ≥ 0

a = 1, b = 4, c = −12

Soal 5. Tentukan bentuk umum dari 5 − 2x² < 3x.

Lihat Pembahasan

Pindahkan semua ke ruas kiri:

5 − 2x² − 3x < 0

Urutkan: −2x² − 3x + 5 < 0

Kalikan (−1) agar a positif, tanda dibalik:

2x² + 3x − 5 > 0

a = 2, b = 3, c = −5

📕 Tingkat Sulit

Soal 1. Ubah (2x − 1)² > x² + 3x + 7 ke bentuk umum.

Lihat Pembahasan

Jabarkan ruas kiri: (2x − 1)² = 4x² − 4x + 1

Sehingga: 4x² − 4x + 1 > x² + 3x + 7

Pindahkan: 4x² − 4x + 1 − x² − 3x − 7 > 0

Sederhanakan: 3x² − 7x − 6 > 0

a = 3, b = −7, c = −6

Soal 2. Ubah (x + 3)/(x − 1) ≤ 2 menjadi pertidaksamaan kuadrat jika diketahui x ≠ 1 dan x − 1 > 0.

Lihat Pembahasan

Karena x − 1 > 0, kita boleh kalikan kedua ruas dengan (x − 1) tanpa membalik tanda:

x + 3 ≤ 2(x − 1)

x + 3 ≤ 2x − 2

0 ≤ x − 5 → ini linear, bukan kuadrat.

Kasus umum (tanpa syarat x − 1 > 0): kalikan dengan (x−1)² (selalu positif):

(x + 3)(x − 1) ≤ 2(x − 1)²

x² + 2x − 3 ≤ 2x² − 4x + 2

0 ≤ x² − 6x + 5

Bentuk umum: x² − 6x + 5 ≥ 0

a = 1, b = −6, c = 5

Soal 3. Tentukan bentuk umum pertidaksamaan kuadrat yang terbentuk dari (x² + 2x)² − 5(x² + 2x) + 4 < 0 jika dimisalkan u = x² + 2x.

Lihat Pembahasan

Misalkan u = x² + 2x, maka:

u² − 5u + 4 < 0

Ini adalah pertidaksamaan kuadrat dalam variabel u:

a = 1, b = −5, c = 4 (dalam variabel u)

Faktorisasi: (u − 1)(u − 4) < 0 → 1 < u < 4

Substitusi kembali: 1 < x² + 2x < 4

Ini menghasilkan dua pertidaksamaan kuadrat:

• x² + 2x − 1 > 0 (dari x² + 2x > 1)

• x² + 2x − 4 < 0 (dari x² + 2x < 4)

Soal 4. Ubah |x² − 4x| > 3 menjadi pertidaksamaan kuadrat.

Lihat Pembahasan

Sifat nilai mutlak: |A| > k ⟺ A > k atau A < −k

Kasus 1: x² − 4x > 3

x² − 4x − 3 > 0 → a = 1, b = −4, c = −3

Kasus 2: x² − 4x < −3

x² − 4x + 3 < 0 → a = 1, b = −4, c = 3

Penyelesaian akhir: gabungan (union) dari kedua himpunan penyelesaian.

Soal 5. Tentukan nilai k agar x² − kx + (k + 3) > 0 berlaku untuk semua x bilangan real. Nyatakan syaratnya dalam bentuk pertidaksamaan kuadrat terhadap k.

Lihat Pembahasan

Agar ax² + bx + c > 0 untuk semua x, syaratnya:

  • a > 0 ✓ (karena a = 1 > 0)
  • Diskriminan D < 0

D = b² − 4ac = k² − 4(1)(k + 3) < 0

k² − 4k − 12 < 0

Ini adalah pertidaksamaan kuadrat dalam variabel k:

a = 1, b = −4, c = −12

Faktorisasi: (k − 6)(k + 2) < 0

HP: −2 < k < 6

E. Latihan Soal

Kerjakan soal-soal berikut secara mandiri!

📗 Tingkat Mudah

1. Tentukan nilai a, b, dan c dari 4x² − 7x + 2 < 0.

2. Tentukan nilai a, b, dan c dari x² − 16 ≥ 0.

3. Apakah 2x³ − x + 1 > 0 merupakan pertidaksamaan kuadrat? Jelaskan!

4. Tentukan nilai a, b, dan c dari −5x² + 10x ≤ 0.

5. Ubah x² ≤ 25 ke bentuk umum pertidaksamaan kuadrat.

📙 Tingkat Sedang

1. Ubah 3x² − 2x < x² + 4x − 6 ke bentuk umum.

2. Ubah −4x² + x + 3 ≥ 0 agar koefisien a positif.

3. Ubah (x − 5)(x + 1) > 0 ke bentuk umum.

4. Ubah x(2x − 3) ≤ 10 ke bentuk umum.

5. Tentukan bentuk umum dari 7 + x > 2x².

📕 Tingkat Sulit

1. Ubah (3x + 2)² ≤ (x − 1)² + 20 ke bentuk umum.

2. Ubah |x² − 5x| ≤ 6 menjadi pertidaksamaan kuadrat.

3. Tentukan bentuk umum pertidaksamaan dari (x² − x)² − 8(x² − x) + 12 > 0 dengan substitusi u = x² − x.

4. Tentukan syarat terhadap m (dalam bentuk pertidaksamaan kuadrat) agar x² + mx + (2m − 3) ≥ 0 berlaku untuk semua bilangan real x.

5. Ubah (x + 1)/(x − 2) + (x − 2)/(x + 1) > 2 menjadi pertidaksamaan kuadrat (asumsikan penyebutnya positif).

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