Pertidaksamaan Bentuk Akar

Matematika SMA/MA/SMK/MAK

Pertidaksamaan Bentuk Akar

Panduan lengkap memahami dan menyelesaikan pertidaksamaan yang melibatkan bentuk akar

πŸ“˜ Materi: Pertidaksamaan Bentuk Akar

A. Pengertian Pertidaksamaan Bentuk Akar

Pertidaksamaan bentuk akar adalah pertidaksamaan yang memuat variabel di dalam tanda akar (radikal). Bentuk umum pertidaksamaan ini melibatkan simbol ketidaksamaan seperti:

Simbol Arti Contoh
< Kurang dari √x < 3
> Lebih dari √(x+1) > 2
≀ Kurang dari atau sama dengan √(2xβˆ’1) ≀ 5
β‰₯ Lebih dari atau sama dengan √(xβˆ’3) β‰₯ 4
πŸ” Kegiatan: Mengamati

Perhatikan pertidaksamaan berikut:

√(x βˆ’ 2) < 3

Amati bahwa:

  • Terdapat variabel x di dalam tanda akar
  • Hasil akar harus bernilai non-negatif (β‰₯ 0)
  • Ekspresi di dalam akar juga harus β‰₯ 0 (syarat domain)

B. Syarat-Syarat Penting (Domain)

Sebelum menyelesaikan pertidaksamaan bentuk akar, selalu tentukan syarat domain terlebih dahulu:

Syarat Domain:

  1. Ekspresi di dalam tanda akar harus β‰₯ 0 (non-negatif)
  2. Jika bentuk √f(x), maka syaratnya: f(x) β‰₯ 0
  3. Hasil akhir harus merupakan irisan dari solusi pertidaksamaan dengan syarat domain
❓ Kegiatan: Menanya

Pertanyaan kunci yang harus selalu diajukan:

  1. Apa syarat agar ekspresi di dalam akar terdefinisi?
  2. Apakah ruas kanan bernilai positif, negatif, atau nol?
  3. Bagaimana langkah kuadratkan kedua ruas dengan aman?

C. Jenis-Jenis Pertidaksamaan Bentuk Akar

Tipe 1: √f(x) < a (atau ≀, >, β‰₯)

Penyelesaian √f(x) < a :

Kasus 1: Jika a < 0, maka tidak ada solusi (himpunan penyelesaian = βˆ…)

Kasus 2: Jika a = 0, maka tidak ada solusi untuk “<“, solusi f(x) = 0 untuk “≀”

Kasus 3: Jika a > 0, maka:

  • Syarat: f(x) β‰₯ 0
  • Kuadratkan kedua ruas: f(x) < aΒ²
  • HP = irisan kedua syarat

Penyelesaian √f(x) > a :

Kasus 1: Jika a < 0, maka HP = semua x dengan f(x) β‰₯ 0 (karena √f(x) selalu β‰₯ 0)

Kasus 2: Jika a = 0, maka HP = semua x dengan f(x) > 0

Kasus 3: Jika a > 0, maka:

  • Syarat: f(x) β‰₯ 0
  • Kuadratkan: f(x) > aΒ²
  • HP = irisan kedua syarat

Tipe 2: √f(x) < √g(x)

Penyelesaian √f(x) < √g(x) :

  1. Syarat 1: f(x) β‰₯ 0
  2. Syarat 2: g(x) β‰₯ 0
  3. Kuadratkan kedua ruas: f(x) < g(x)
  4. HP = irisan ketiga syarat

Tipe 3: √f(x) < g(x)

Penyelesaian √f(x) < g(x) :

  1. Syarat 1: f(x) β‰₯ 0
  2. Syarat 2: g(x) > 0 (ruas kanan harus positif agar bisa dikuadratkan)
  3. Kuadratkan: f(x) < [g(x)]Β²
  4. HP = irisan ketiga syarat

Tipe 4: √f(x) > g(x)

Penyelesaian √f(x) > g(x) :

Kasus A: Jika g(x) < 0, maka HP = semua x dengan f(x) β‰₯ 0

Kasus B: Jika g(x) β‰₯ 0, maka:

  1. Syarat: f(x) β‰₯ 0 dan g(x) β‰₯ 0
  2. Kuadratkan: f(x) > [g(x)]Β²
  3. HP = gabungan Kasus A dan Kasus B
🧠 Kegiatan: Menalar

Mengapa kita harus memperhatikan tanda ruas kanan?

  • √f(x) selalu β‰₯ 0, jadi jika ruas kanan negatif, pertidaksamaan √f(x) > (negatif) otomatis benar untuk semua x di domain.
  • Proses mengkuadratkan hanya valid jika kedua ruas bernilai non-negatif.
  • Jika salah satu ruas negatif, mengkuadratkan dapat mengubah arah pertidaksamaan dan menghasilkan solusi yang salah.

D. Langkah Sistematis Penyelesaian

  1. Tentukan syarat domain β€” ekspresi di dalam akar β‰₯ 0
  2. Perhatikan tanda ruas kanan β€” positif, negatif, atau nol?
  3. Kuadratkan kedua ruas (hanya jika kedua ruas β‰₯ 0)
  4. Selesaikan pertidaksamaan yang dihasilkan
  5. Iriskan solusi dengan syarat domain
  6. Tuliskan himpunan penyelesaian dalam notasi yang tepat
✏️ Kegiatan: Mencoba

Cobalah selesaikan pertidaksamaan berikut dengan langkah sistematis:

√(x + 5) ≀ 4

Petunjuk: Tentukan syarat domain, periksa tanda ruas kanan (4 > 0), kuadratkan, lalu iriskan.

E. Penulisan Himpunan Penyelesaian

Notasi Arti Contoh
{x | a ≀ x ≀ b} Notasi himpunan {x | βˆ’5 ≀ x ≀ 11}
[a, b] Interval tertutup [βˆ’5, 11]
(a, b) Interval terbuka (βˆ’5, 11)
[a, b) Tertutup-terbuka [βˆ’5, 11)
(a, ∞) Interval tak terbatas (7, ∞)

F. Representasi pada Garis Bilangan

Himpunan penyelesaian dapat digambarkan pada garis bilangan:

Contoh: HP = [βˆ’5, 11]

βˆ’5 11 HP

● (bulat penuh) = titik termasuk; β—‹ (bulat kosong) = titik tidak termasuk

πŸ“£ Kegiatan: Mengkomunikasikan

Setelah menyelesaikan pertidaksamaan bentuk akar, komunikasikan hasilnya dengan:

  1. Tuliskan langkah penyelesaian secara runtut
  2. Nyatakan HP dalam notasi himpunan atau interval
  3. Gambarkan pada garis bilangan jika diminta
  4. Verifikasi dengan substitusi nilai dari HP ke pertidaksamaan awal

πŸ“ Contoh Soal dan Pembahasan

MUDAH Contoh Soal 1–5

Contoh 1: Selesaikan √(x βˆ’ 1) < 3

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: x βˆ’ 1 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 1

Langkah 2: Ruas kanan = 3 > 0, boleh dikuadratkan

Langkah 3: Kuadratkan: x βˆ’ 1 < 9 β†’ x < 10

Langkah 4: Irisan: x β‰₯ 1 dan x < 10

HP = {x | 1 ≀ x < 10} = [1, 10)

Contoh 2: Selesaikan √(2x) ≀ 4

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: 2x β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 0

Langkah 2: Ruas kanan = 4 > 0

Langkah 3: Kuadratkan: 2x ≀ 16 β†’ x ≀ 8

Langkah 4: Irisan: x β‰₯ 0 dan x ≀ 8

HP = [0, 8]

Contoh 3: Selesaikan √(x + 3) > 2

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: x + 3 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’3

Langkah 2: Ruas kanan = 2 > 0

Langkah 3: Kuadratkan: x + 3 > 4 β†’ x > 1

Langkah 4: Irisan: x β‰₯ βˆ’3 dan x > 1 β†’ x > 1

HP = {x | x > 1} = (1, ∞)

Contoh 4: Selesaikan √(x βˆ’ 4) β‰₯ 0

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: x βˆ’ 4 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 4

Langkah 2: √(xβˆ’4) selalu β‰₯ 0 untuk semua x di domain

Langkah 3: Pertidaksamaan terpenuhi untuk semua x di domain

HP = {x | x β‰₯ 4} = [4, ∞)

Contoh 5: Selesaikan √(3x βˆ’ 6) < 6

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: 3x βˆ’ 6 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 2

Langkah 2: Ruas kanan = 6 > 0

Langkah 3: Kuadratkan: 3x βˆ’ 6 < 36 β†’ 3x < 42 β†’ x < 14

Langkah 4: Irisan: x β‰₯ 2 dan x < 14

HP = [2, 14)

SEDANG Contoh Soal 6–10

Contoh 6: Selesaikan √(xΒ² βˆ’ 9) ≀ √(x + 3)

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat: xΒ² βˆ’ 9 β‰₯ 0 β†’ x ≀ βˆ’3 atau x β‰₯ 3

Langkah 2: Syarat: x + 3 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’3

Langkah 3: Irisan syarat: x = βˆ’3 atau x β‰₯ 3

Langkah 4: Kuadratkan: xΒ² βˆ’ 9 ≀ x + 3 β†’ xΒ² βˆ’ x βˆ’ 12 ≀ 0

Langkah 5: Faktorkan: (x βˆ’ 4)(x + 3) ≀ 0 β†’ βˆ’3 ≀ x ≀ 4

Langkah 6: Irisan dengan syarat domain (x = βˆ’3 atau x β‰₯ 3) ∩ (βˆ’3 ≀ x ≀ 4)

= {βˆ’3} βˆͺ [3, 4]

HP = {βˆ’3} βˆͺ [3, 4]

Contoh 7: Selesaikan √(2x + 1) > x βˆ’ 1

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: 2x + 1 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’Β½

Kasus A: Jika x βˆ’ 1 < 0 (x < 1), maka √(2x+1) β‰₯ 0 > xβˆ’1. Solusi: βˆ’Β½ ≀ x < 1

Kasus B: Jika x βˆ’ 1 β‰₯ 0 (x β‰₯ 1), kuadratkan:

2x + 1 > (xβˆ’1)Β² = xΒ² βˆ’ 2x + 1

0 > xΒ² βˆ’ 4x β†’ 0 > x(xβˆ’4) β†’ 0 < x < 4

Irisan dengan x β‰₯ 1: 1 ≀ x < 4

Langkah 3: Gabungan: (βˆ’Β½ ≀ x < 1) βˆͺ (1 ≀ x < 4) = βˆ’Β½ ≀ x < 4

HP = [βˆ’Β½, 4)

Contoh 8: Selesaikan √(x + 5) < √(3x βˆ’ 1)

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat: x + 5 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’5

Langkah 2: Syarat: 3x βˆ’ 1 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ β…“

Langkah 3: Irisan syarat: x β‰₯ β…“

Langkah 4: Kuadratkan: x + 5 < 3x βˆ’ 1 β†’ 6 < 2x β†’ x > 3

Langkah 5: Irisan: x β‰₯ β…“ dan x > 3 β†’ x > 3

HP = (3, ∞)

Contoh 9: Selesaikan √(4 βˆ’ x) β‰₯ x βˆ’ 2

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: 4 βˆ’ x β‰₯ 0 β†’ x ≀ 4

Kasus A: Jika x βˆ’ 2 < 0 (x < 2), √(4βˆ’x) β‰₯ 0 > xβˆ’2, terpenuhi. Irisan: x ≀ 4 dan x < 2 β†’ x < 2

Kasus B: Jika x βˆ’ 2 β‰₯ 0 (x β‰₯ 2), kuadratkan:

4 βˆ’ x β‰₯ (xβˆ’2)Β² = xΒ² βˆ’ 4x + 4

0 β‰₯ xΒ² βˆ’ 3x β†’ 0 β‰₯ x(xβˆ’3) β†’ 0 ≀ x ≀ 3

Irisan: x β‰₯ 2, x ≀ 4, dan 0 ≀ x ≀ 3 β†’ 2 ≀ x ≀ 3

Langkah 3: Gabungan: x < 2 atau 2 ≀ x ≀ 3 β†’ x ≀ 3

Tapi syarat domain x ≀ 4 sudah terpenuhi.

HP = (βˆ’βˆž, 3]

Verifikasi: x = 0 β†’ √4 = 2 β‰₯ βˆ’2 βœ“; x = 3 β†’ √1 = 1 β‰₯ 1 βœ“; x = 4 β†’ √0 = 0 β‰₯ 2? Tidak βœ“

Contoh 10: Selesaikan √(x + 2) + √(x βˆ’ 1) > 3

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat: x + 2 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’2 dan x βˆ’ 1 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 1. Irisan: x β‰₯ 1

Langkah 2: Pindahkan satu akar: √(x+2) > 3 βˆ’ √(xβˆ’1)

Langkah 3: Perhatikan jika 3 βˆ’ √(xβˆ’1) < 0, maka ruas kiri β‰₯ 0 > ruas kanan β†’ otomatis terpenuhi untuk x di mana √(xβˆ’1) > 3, yaitu x > 10

Langkah 4: Jika 3 βˆ’ √(xβˆ’1) β‰₯ 0 (yaitu 1 ≀ x ≀ 10), kuadratkan:

x + 2 > 9 βˆ’ 6√(xβˆ’1) + (xβˆ’1)

x + 2 > x + 8 βˆ’ 6√(xβˆ’1)

6√(xβˆ’1) > 6

√(xβˆ’1) > 1 β†’ x βˆ’ 1 > 1 β†’ x > 2

Langkah 5: Irisan pada kasus ini: 1 ≀ x ≀ 10 dan x > 2 β†’ 2 < x ≀ 10

Langkah 6: Gabungan: (2 < x ≀ 10) βˆͺ (x > 10) = x > 2

HP = (2, ∞)

SULIT Contoh Soal 11–15

Contoh 11: Selesaikan √(xΒ² βˆ’ 4x + 3) < x βˆ’ 1

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat domain: xΒ² βˆ’ 4x + 3 β‰₯ 0 β†’ (xβˆ’1)(xβˆ’3) β‰₯ 0 β†’ x ≀ 1 atau x β‰₯ 3

Langkah 2: Syarat ruas kanan > 0: x βˆ’ 1 > 0 β†’ x > 1

Langkah 3: Irisan syarat: x β‰₯ 3

Langkah 4: Kuadratkan: xΒ² βˆ’ 4x + 3 < (xβˆ’1)Β² = xΒ² βˆ’ 2x + 1

βˆ’4x + 3 < βˆ’2x + 1 β†’ βˆ’2x < βˆ’2 β†’ x > 1

Langkah 5: Irisan: x β‰₯ 3 dan x > 1 β†’ x β‰₯ 3

Verifikasi x = 3: √(9βˆ’12+3) = 0 < 2 βœ“

HP = [3, ∞)

Contoh 12: Selesaikan √(2x βˆ’ 3) β‰₯ √(x + 1) + 1

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat: 2x βˆ’ 3 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 3/2 dan x + 1 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’1. Irisan: x β‰₯ 3/2

Langkah 2: Ruas kanan: √(x+1) + 1 β‰₯ 1 > 0, kedua ruas non-negatif

Langkah 3: Kuadratkan: 2x βˆ’ 3 β‰₯ (√(x+1) + 1)Β² = (x+1) + 2√(x+1) + 1

2x βˆ’ 3 β‰₯ x + 2 + 2√(x+1)

x βˆ’ 5 β‰₯ 2√(x+1)

Langkah 4: Syarat: x βˆ’ 5 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 5

Langkah 5: Kuadratkan lagi: (xβˆ’5)Β² β‰₯ 4(x+1)

xΒ² βˆ’ 10x + 25 β‰₯ 4x + 4

xΒ² βˆ’ 14x + 21 β‰₯ 0

x = (14 Β± √(196βˆ’84))/2 = (14 Β± √112)/2 = 7 Β± 2√7

x ≀ 7 βˆ’ 2√7 β‰ˆ 1,71 atau x β‰₯ 7 + 2√7 β‰ˆ 12,29

Langkah 6: Irisan: x β‰₯ 5 dan (x ≀ 1,71 atau x β‰₯ 12,29) β†’ x β‰₯ 7 + 2√7

HP = [7 + 2√7, ∞)

Contoh 13: Selesaikan √(x + 6) βˆ’ √(x βˆ’ 2) < 2

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat: x + 6 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’6 dan x βˆ’ 2 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 2. Irisan: x β‰₯ 2

Langkah 2: Pindahkan: √(x+6) < 2 + √(xβˆ’2). Ruas kanan > 0 βœ“

Langkah 3: Kuadratkan: x + 6 < 4 + 4√(xβˆ’2) + (xβˆ’2)

x + 6 < x + 2 + 4√(xβˆ’2)

4 < 4√(xβˆ’2)

1 < √(xβˆ’2)

Langkah 4: Kuadratkan: 1 < x βˆ’ 2 β†’ x > 3

Langkah 5: Irisan: x β‰₯ 2 dan x > 3 β†’ x > 3

HP = (3, ∞)

Contoh 14: Selesaikan √(xΒ² + 3x) ≀ x + 1

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat: xΒ² + 3x β‰₯ 0 β†’ x(x+3) β‰₯ 0 β†’ x ≀ βˆ’3 atau x β‰₯ 0

Langkah 2: Syarat ruas kanan β‰₯ 0: x + 1 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ βˆ’1

Langkah 3: Irisan syarat: x β‰₯ 0

Langkah 4: Kuadratkan: xΒ² + 3x ≀ (x+1)Β² = xΒ² + 2x + 1

3x ≀ 2x + 1 β†’ x ≀ 1

Langkah 5: Irisan: x β‰₯ 0 dan x ≀ 1

HP = [0, 1]

Verifikasi: x = 0 β†’ √0 = 0 ≀ 1 βœ“; x = 1 β†’ √4 = 2 ≀ 2 βœ“

Contoh 15: Selesaikan √(5 βˆ’ x) + √(x βˆ’ 1) > √(2x)

Pembahasan:

Langkah 1: Syarat: 5βˆ’x β‰₯ 0 β†’ x ≀ 5; xβˆ’1 β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 1; 2x β‰₯ 0 β†’ x β‰₯ 0. Irisan: 1 ≀ x ≀ 5

Langkah 2: Kuadratkan kedua ruas (keduanya β‰₯ 0):

(√(5βˆ’x) + √(xβˆ’1))Β² > 2x

(5βˆ’x) + 2√((5βˆ’x)(xβˆ’1)) + (xβˆ’1) > 2x

4 + 2√((5βˆ’x)(xβˆ’1)) > 2x

2√((5βˆ’x)(xβˆ’1)) > 2x βˆ’ 4

√((5βˆ’x)(xβˆ’1)) > x βˆ’ 2

Kasus A: x βˆ’ 2 < 0, yaitu x < 2. Ruas kiri β‰₯ 0 > xβˆ’2, terpenuhi. Irisan: 1 ≀ x < 2

Kasus B: x βˆ’ 2 β‰₯ 0, yaitu x β‰₯ 2. Kuadratkan:

(5βˆ’x)(xβˆ’1) > (xβˆ’2)Β²

βˆ’xΒ² + 6x βˆ’ 5 > xΒ² βˆ’ 4x + 4

0 > 2xΒ² βˆ’ 10x + 9

x = (10 Β± √(100βˆ’72))/4 = (10 Β± √28)/4 = (5 Β± √7)/2

(5βˆ’βˆš7)/2 < x < (5+√7)/2, yaitu β‰ˆ 1,18 < x < 3,82

Irisan dengan x β‰₯ 2 dan x ≀ 5: 2 ≀ x < (5+√7)/2

Langkah 3: Gabungan: [1, 2) βˆͺ [2, (5+√7)/2) = [1, (5+√7)/2)

HP = [1, (5+√7)/2)

πŸ‹οΈ Latihan Soal

Kerjakan soal-soal berikut tanpa melihat pembahasan. Tuliskan langkah penyelesaian secara lengkap!

MUDAH

  1. Selesaikan √(x + 4) < 5
  2. Selesaikan √(3x βˆ’ 3) ≀ 6
  3. Selesaikan √(2x + 8) > 4
  4. Selesaikan √(x βˆ’ 5) β‰₯ 3
  5. Selesaikan √(5x) < 10

SEDANG

  1. Selesaikan √(x + 3) < √(2x βˆ’ 1)
  2. Selesaikan √(3x βˆ’ 2) > x βˆ’ 2
  3. Selesaikan √(xΒ² βˆ’ 16) ≀ √(x + 4)
  4. Selesaikan √(5 βˆ’ x) β‰₯ x βˆ’ 1
  5. Selesaikan √(2x + 3) + 1 < √(4x + 1)

SULIT

  1. Selesaikan √(xΒ² βˆ’ 5x + 6) < x βˆ’ 2
  2. Selesaikan √(x + 7) βˆ’ √(x βˆ’ 1) ≀ 2
  3. Selesaikan √(3x βˆ’ 2) + √(x + 1) > √(5x + 3)
  4. Selesaikan √(xΒ² + 2x) ≀ x + 2
  5. Selesaikan √(6 βˆ’ x) + √(x βˆ’ 2) > √(2x βˆ’ 1)

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