Matematika SMA/MA/SMK/MAK
Pertidaksamaan Bentuk Akar
Panduan lengkap memahami dan menyelesaikan pertidaksamaan yang melibatkan bentuk akar
π 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 | βx < 3 |
| > | Lebih dari | β(x+1) > 2 |
| β€ | Kurang dari atau sama dengan | β(2xβ1) β€ 5 |
| β₯ | Lebih dari atau sama dengan | β(xβ3) β₯ 4 |
Perhatikan pertidaksamaan berikut:
β(x β 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:
- Ekspresi di dalam tanda akar harus β₯ 0 (non-negatif)
- Jika bentuk βf(x), maka syaratnya: f(x) β₯ 0
- Hasil akhir harus merupakan irisan dari solusi pertidaksamaan dengan syarat domain
Pertanyaan kunci yang harus selalu diajukan:
- Apa syarat agar ekspresi di dalam akar terdefinisi?
- Apakah ruas kanan bernilai positif, negatif, atau nol?
- Bagaimana langkah kuadratkan kedua ruas dengan aman?
C. Jenis-Jenis Pertidaksamaan Bentuk Akar
Tipe 1: βf(x) < a (atau β€, >, β₯)
Penyelesaian βf(x) < a :
Kasus 1: Jika a < 0, maka tidak ada solusi (himpunan penyelesaian = β )
Kasus 2: Jika a = 0, maka tidak ada solusi untuk “<“, solusi f(x) = 0 untuk “β€”
Kasus 3: Jika a > 0, maka:
- Syarat: f(x) β₯ 0
- Kuadratkan kedua ruas: f(x) < aΒ²
- HP = irisan kedua syarat
Penyelesaian βf(x) > a :
Kasus 1: Jika a < 0, maka HP = semua x dengan f(x) β₯ 0 (karena βf(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: βf(x) < βg(x)
Penyelesaian βf(x) < βg(x) :
- Syarat 1: f(x) β₯ 0
- Syarat 2: g(x) β₯ 0
- Kuadratkan kedua ruas: f(x) < g(x)
- HP = irisan ketiga syarat
Tipe 3: βf(x) < g(x)
Penyelesaian βf(x) < g(x) :
- Syarat 1: f(x) β₯ 0
- Syarat 2: g(x) > 0 (ruas kanan harus positif agar bisa dikuadratkan)
- Kuadratkan: f(x) < [g(x)]Β²
- HP = irisan ketiga syarat
Tipe 4: βf(x) > g(x)
Penyelesaian βf(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:
- Syarat: f(x) β₯ 0 dan g(x) β₯ 0
- Kuadratkan: f(x) > [g(x)]Β²
- HP = gabungan Kasus A dan Kasus B
Mengapa kita harus memperhatikan tanda ruas kanan?
- βf(x) selalu β₯ 0, jadi jika ruas kanan negatif, pertidaksamaan βf(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
- Tentukan syarat domain β ekspresi di dalam akar β₯ 0
- Perhatikan tanda ruas kanan β positif, negatif, atau nol?
- Kuadratkan kedua ruas (hanya jika kedua ruas β₯ 0)
- Selesaikan pertidaksamaan yang dihasilkan
- Iriskan solusi dengan syarat domain
- Tuliskan himpunan penyelesaian dalam notasi yang tepat
Cobalah selesaikan pertidaksamaan berikut dengan langkah sistematis:
β(x + 5) β€ 4
Petunjuk: Tentukan syarat domain, periksa tanda ruas kanan (4 > 0), kuadratkan, lalu iriskan.
E. Penulisan Himpunan Penyelesaian
| Notasi | Arti | Contoh |
|---|---|---|
| {x | a β€ x β€ b} | Notasi himpunan | {x | β5 β€ x β€ 11} |
| [a, b] | Interval tertutup | [β5, 11] |
| (a, b) | Interval terbuka | (β5, 11) |
| [a, b) | Tertutup-terbuka | [β5, 11) |
| (a, β) | Interval tak terbatas | (7, β) |
F. Representasi pada Garis Bilangan
Himpunan penyelesaian dapat digambarkan pada garis bilangan:
Contoh: HP = [β5, 11]
β (bulat penuh) = titik termasuk; β (bulat kosong) = titik tidak termasuk
Setelah menyelesaikan pertidaksamaan bentuk akar, komunikasikan hasilnya dengan:
- Tuliskan langkah penyelesaian secara runtut
- Nyatakan HP dalam notasi himpunan atau interval
- Gambarkan pada garis bilangan jika diminta
- Verifikasi dengan substitusi nilai dari HP ke pertidaksamaan awal
π Contoh Soal dan Pembahasan
MUDAH Contoh Soal 1β5
Contoh 1: Selesaikan β(x β 1) < 3
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: x β 1 β₯ 0 β x β₯ 1
Langkah 2: Ruas kanan = 3 > 0, boleh dikuadratkan
Langkah 3: Kuadratkan: x β 1 < 9 β x < 10
Langkah 4: Irisan: x β₯ 1 dan x < 10
HP = {x | 1 β€ x < 10} = [1, 10)
Contoh 2: Selesaikan β(2x) β€ 4
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: 2x β₯ 0 β x β₯ 0
Langkah 2: Ruas kanan = 4 > 0
Langkah 3: Kuadratkan: 2x β€ 16 β x β€ 8
Langkah 4: Irisan: x β₯ 0 dan x β€ 8
HP = [0, 8]
Contoh 3: Selesaikan β(x + 3) > 2
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: x + 3 β₯ 0 β x β₯ β3
Langkah 2: Ruas kanan = 2 > 0
Langkah 3: Kuadratkan: x + 3 > 4 β x > 1
Langkah 4: Irisan: x β₯ β3 dan x > 1 β x > 1
HP = {x | x > 1} = (1, β)
Contoh 4: Selesaikan β(x β 4) β₯ 0
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: x β 4 β₯ 0 β x β₯ 4
Langkah 2: β(xβ4) selalu β₯ 0 untuk semua x di domain
Langkah 3: Pertidaksamaan terpenuhi untuk semua x di domain
HP = {x | x β₯ 4} = [4, β)
Contoh 5: Selesaikan β(3x β 6) < 6
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: 3x β 6 β₯ 0 β x β₯ 2
Langkah 2: Ruas kanan = 6 > 0
Langkah 3: Kuadratkan: 3x β 6 < 36 β 3x < 42 β x < 14
Langkah 4: Irisan: x β₯ 2 dan x < 14
HP = [2, 14)
SEDANG Contoh Soal 6β10
Contoh 6: Selesaikan β(xΒ² β 9) β€ β(x + 3)
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat: xΒ² β 9 β₯ 0 β x β€ β3 atau x β₯ 3
Langkah 2: Syarat: x + 3 β₯ 0 β x β₯ β3
Langkah 3: Irisan syarat: x = β3 atau x β₯ 3
Langkah 4: Kuadratkan: xΒ² β 9 β€ x + 3 β xΒ² β x β 12 β€ 0
Langkah 5: Faktorkan: (x β 4)(x + 3) β€ 0 β β3 β€ x β€ 4
Langkah 6: Irisan dengan syarat domain (x = β3 atau x β₯ 3) β© (β3 β€ x β€ 4)
= {β3} βͺ [3, 4]
HP = {β3} βͺ [3, 4]
Contoh 7: Selesaikan β(2x + 1) > x β 1
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: 2x + 1 β₯ 0 β x β₯ βΒ½
Kasus A: Jika x β 1 < 0 (x < 1), maka β(2x+1) β₯ 0 > xβ1. Solusi: βΒ½ β€ x < 1
Kasus B: Jika x β 1 β₯ 0 (x β₯ 1), kuadratkan:
2x + 1 > (xβ1)Β² = xΒ² β 2x + 1
0 > xΒ² β 4x β 0 > x(xβ4) β 0 < x < 4
Irisan dengan x β₯ 1: 1 β€ x < 4
Langkah 3: Gabungan: (βΒ½ β€ x < 1) βͺ (1 β€ x < 4) = βΒ½ β€ x < 4
HP = [βΒ½, 4)
Contoh 8: Selesaikan β(x + 5) < β(3x β 1)
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat: x + 5 β₯ 0 β x β₯ β5
Langkah 2: Syarat: 3x β 1 β₯ 0 β x β₯ β
Langkah 3: Irisan syarat: x β₯ β
Langkah 4: Kuadratkan: x + 5 < 3x β 1 β 6 < 2x β x > 3
Langkah 5: Irisan: x β₯ β dan x > 3 β x > 3
HP = (3, β)
Contoh 9: Selesaikan β(4 β x) β₯ x β 2
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: 4 β x β₯ 0 β x β€ 4
Kasus A: Jika x β 2 < 0 (x < 2), β(4βx) β₯ 0 > xβ2, terpenuhi. Irisan: x β€ 4 dan x < 2 β x < 2
Kasus B: Jika x β 2 β₯ 0 (x β₯ 2), kuadratkan:
4 β x β₯ (xβ2)Β² = xΒ² β 4x + 4
0 β₯ xΒ² β 3x β 0 β₯ x(xβ3) β 0 β€ x β€ 3
Irisan: x β₯ 2, x β€ 4, dan 0 β€ x β€ 3 β 2 β€ x β€ 3
Langkah 3: Gabungan: x < 2 atau 2 β€ x β€ 3 β x β€ 3
Tapi syarat domain x β€ 4 sudah terpenuhi.
HP = (ββ, 3]
Verifikasi: x = 0 β β4 = 2 β₯ β2 β; x = 3 β β1 = 1 β₯ 1 β; x = 4 β β0 = 0 β₯ 2? Tidak β
Contoh 10: Selesaikan β(x + 2) + β(x β 1) > 3
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat: x + 2 β₯ 0 β x β₯ β2 dan x β 1 β₯ 0 β x β₯ 1. Irisan: x β₯ 1
Langkah 2: Pindahkan satu akar: β(x+2) > 3 β β(xβ1)
Langkah 3: Perhatikan jika 3 β β(xβ1) < 0, maka ruas kiri β₯ 0 > ruas kanan β otomatis terpenuhi untuk x di mana β(xβ1) > 3, yaitu x > 10
Langkah 4: Jika 3 β β(xβ1) β₯ 0 (yaitu 1 β€ x β€ 10), kuadratkan:
x + 2 > 9 β 6β(xβ1) + (xβ1)
x + 2 > x + 8 β 6β(xβ1)
6β(xβ1) > 6
β(xβ1) > 1 β x β 1 > 1 β x > 2
Langkah 5: Irisan pada kasus ini: 1 β€ x β€ 10 dan x > 2 β 2 < x β€ 10
Langkah 6: Gabungan: (2 < x β€ 10) βͺ (x > 10) = x > 2
HP = (2, β)
SULIT Contoh Soal 11β15
Contoh 11: Selesaikan β(xΒ² β 4x + 3) < x β 1
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat domain: xΒ² β 4x + 3 β₯ 0 β (xβ1)(xβ3) β₯ 0 β x β€ 1 atau x β₯ 3
Langkah 2: Syarat ruas kanan > 0: x β 1 > 0 β x > 1
Langkah 3: Irisan syarat: x β₯ 3
Langkah 4: Kuadratkan: xΒ² β 4x + 3 < (xβ1)Β² = xΒ² β 2x + 1
β4x + 3 < β2x + 1 β β2x < β2 β x > 1
Langkah 5: Irisan: x β₯ 3 dan x > 1 β x β₯ 3
Verifikasi x = 3: β(9β12+3) = 0 < 2 β
HP = [3, β)
Contoh 12: Selesaikan β(2x β 3) β₯ β(x + 1) + 1
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat: 2x β 3 β₯ 0 β x β₯ 3/2 dan x + 1 β₯ 0 β x β₯ β1. Irisan: x β₯ 3/2
Langkah 2: Ruas kanan: β(x+1) + 1 β₯ 1 > 0, kedua ruas non-negatif
Langkah 3: Kuadratkan: 2x β 3 β₯ (β(x+1) + 1)Β² = (x+1) + 2β(x+1) + 1
2x β 3 β₯ x + 2 + 2β(x+1)
x β 5 β₯ 2β(x+1)
Langkah 4: Syarat: x β 5 β₯ 0 β x β₯ 5
Langkah 5: Kuadratkan lagi: (xβ5)Β² β₯ 4(x+1)
xΒ² β 10x + 25 β₯ 4x + 4
xΒ² β 14x + 21 β₯ 0
x = (14 Β± β(196β84))/2 = (14 Β± β112)/2 = 7 Β± 2β7
x β€ 7 β 2β7 β 1,71 atau x β₯ 7 + 2β7 β 12,29
Langkah 6: Irisan: x β₯ 5 dan (x β€ 1,71 atau x β₯ 12,29) β x β₯ 7 + 2β7
HP = [7 + 2β7, β)
Contoh 13: Selesaikan β(x + 6) β β(x β 2) < 2
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat: x + 6 β₯ 0 β x β₯ β6 dan x β 2 β₯ 0 β x β₯ 2. Irisan: x β₯ 2
Langkah 2: Pindahkan: β(x+6) < 2 + β(xβ2). Ruas kanan > 0 β
Langkah 3: Kuadratkan: x + 6 < 4 + 4β(xβ2) + (xβ2)
x + 6 < x + 2 + 4β(xβ2)
4 < 4β(xβ2)
1 < β(xβ2)
Langkah 4: Kuadratkan: 1 < x β 2 β x > 3
Langkah 5: Irisan: x β₯ 2 dan x > 3 β x > 3
HP = (3, β)
Contoh 14: Selesaikan β(xΒ² + 3x) β€ x + 1
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat: xΒ² + 3x β₯ 0 β x(x+3) β₯ 0 β x β€ β3 atau x β₯ 0
Langkah 2: Syarat ruas kanan β₯ 0: x + 1 β₯ 0 β x β₯ β1
Langkah 3: Irisan syarat: x β₯ 0
Langkah 4: Kuadratkan: xΒ² + 3x β€ (x+1)Β² = xΒ² + 2x + 1
3x β€ 2x + 1 β x β€ 1
Langkah 5: Irisan: x β₯ 0 dan x β€ 1
HP = [0, 1]
Verifikasi: x = 0 β β0 = 0 β€ 1 β; x = 1 β β4 = 2 β€ 2 β
Contoh 15: Selesaikan β(5 β x) + β(x β 1) > β(2x)
Pembahasan:
Langkah 1: Syarat: 5βx β₯ 0 β x β€ 5; xβ1 β₯ 0 β x β₯ 1; 2x β₯ 0 β x β₯ 0. Irisan: 1 β€ x β€ 5
Langkah 2: Kuadratkan kedua ruas (keduanya β₯ 0):
(β(5βx) + β(xβ1))Β² > 2x
(5βx) + 2β((5βx)(xβ1)) + (xβ1) > 2x
4 + 2β((5βx)(xβ1)) > 2x
2β((5βx)(xβ1)) > 2x β 4
β((5βx)(xβ1)) > x β 2
Kasus A: x β 2 < 0, yaitu x < 2. Ruas kiri β₯ 0 > xβ2, terpenuhi. Irisan: 1 β€ x < 2
Kasus B: x β 2 β₯ 0, yaitu x β₯ 2. Kuadratkan:
(5βx)(xβ1) > (xβ2)Β²
βxΒ² + 6x β 5 > xΒ² β 4x + 4
0 > 2xΒ² β 10x + 9
x = (10 Β± β(100β72))/4 = (10 Β± β28)/4 = (5 Β± β7)/2
(5ββ7)/2 < x < (5+β7)/2, yaitu β 1,18 < x < 3,82
Irisan dengan x β₯ 2 dan x β€ 5: 2 β€ x < (5+β7)/2
Langkah 3: Gabungan: [1, 2) βͺ [2, (5+β7)/2) = [1, (5+β7)/2)
HP = [1, (5+β7)/2)
ποΈ Latihan Soal
Kerjakan soal-soal berikut tanpa melihat pembahasan. Tuliskan langkah penyelesaian secara lengkap!
MUDAH
- Selesaikan β(x + 4) < 5
- Selesaikan β(3x β 3) β€ 6
- Selesaikan β(2x + 8) > 4
- Selesaikan β(x β 5) β₯ 3
- Selesaikan β(5x) < 10
SEDANG
- Selesaikan β(x + 3) < β(2x β 1)
- Selesaikan β(3x β 2) > x β 2
- Selesaikan β(xΒ² β 16) β€ β(x + 4)
- Selesaikan β(5 β x) β₯ x β 1
- Selesaikan β(2x + 3) + 1 < β(4x + 1)
SULIT
- Selesaikan β(xΒ² β 5x + 6) < x β 2
- Selesaikan β(x + 7) β β(x β 1) β€ 2
- Selesaikan β(3x β 2) + β(x + 1) > β(5x + 3)
- Selesaikan β(xΒ² + 2x) β€ x + 2
- Selesaikan β(6 β x) + β(x β 2) > β(2x β 1)