Download Buku Matematika Peminatan Kelas Xii (Kelas 12) Kurikulum 2013 Revisi

Sebagai pengantar, perhatikan beberapa tumpuan barisan bilangan berikut:

1. $7, 10, 13, 16, 19, \cdots$
2. $2, 4, 8, 16, 32, \cdots$
3. $0, 3, 8, 15, 24, \cdots$
4. $1, 3, 11, 31, 69, 131, \cdots$

Dari keempat tumpuan barisan bilangan di atas,  bisakah kalian menyebutkan satu persatu jenis barisan bilangan tersebut? sepakat jawabannya sempurna sekali, tumpuan pertama merupakan barisan aritmetika, dan tumpuan kedua yakni barisan geometri, kemudian tumpuan yang ketiga dan keempat?

Barisan bilangan pada tumpuan ketiga dan keempat merupakan tumpuan barisan aritmetika bertingkat sebab selisih setiap suku barisan tersebut membentuk barisan aritmetika. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut:

Contoh Barisan Aritmetika Bertingkat Satu

selisih setiap suku berurutan $(U_n-U_{n-1})$ bernilai tetap (konsatan), barisan bilangan ini merupakan barisan aritmetika bertingkat satu, atau cukup kita sebut sebagai barisan aritmetika.

Contoh Barisan Aritmetika Bertingkat Dua

Pada barisan ini selisih tetap (konstan) tidak kita peroleh dari selisih suku-sukunya, namun diperoleh pada "tingkatan kedua", oleh lantaran itu, barisan ibarat ini disebut sebagai barisan aritmetika bertingkat dua.

Contoh Barisan Aritmetika Bertingkat Tiga

Pada barisan ini selisih tetap (konstan) tidak kita peroleh dari selisih suku-sukunya, namun diperoleh pada "tingkatan ketiga", oleh lantaran itu, barisan ibarat ini disebut sebagai barisan aritmetika bertingkat tiga.

Saya rasa tiga tumpuan di atas sudah cukup. Namun jangan disimpulkan bahwa barisan aritmetika hanya hingga tingkat tiga, sebetulnya masih dapat kita teruskan barisan aritmetika bertingkat empat, lima, enam dan seterusnya. Intinya, contoh-contoh di atas aku sajikan hanya untuk memberi "gambaran" ibarat apa barisan aritmetika bertingkat itu. Jika sudah paham, mari kita lanjutkan materinya

Hubungan Fungsi Polinomial dengan Barisan Aritmetika Bertingkat

Misal aku berikan beberapa fungsi $U_n$ yang menyatakan suku ke $n$ dari suatu barisan bilangan (dalam variabel $n$), dengan derajat (pangkat tertinggi) berbeda-beda sebagai berikut:

$U_n=4n-1$

$U_n=4n-1$ merupakan fungsi bentuk polinomial berderajat 1, jikalau kita substitusi $n$ dengan bilangan orisinil berurutan, maka kita peroleh:

$U_1=4(1)-1=4-1=3$

$U_2=4(2)-1=8-1=7$

$U_3=4(3)-1=12-1=11$

$U_4=4(4)-1=16-1=15$

$U_5=4(5)-1=21-1=19$

dan seterusnya.

perhatikan hasilnya, ternyata mempunyai selisih yang tetap (membentuk barisan aritmetika).

$U_n=2n^2-n+4$

$U_n=2n^2-n+4$ merupakan fungsi bentuk polinomial berderajat 2, jika kita substitusi $n$ dengan bilangan orisinil berurutan, maka kita peroleh:

$U_1=2(1)^2-1+4=5$

$U_2=2(2)^2-2+4=10$

$U_3=2(3)^2-3+4=19$

$U_4=2(4)^2-4+4=32$

$U_5=2(5)^2-5+4=49$

atau dapat kita tulis:

Perhatikan, ternyata untuk fungsi polinomial berderajat 2, menghasilkan barisan bilangan berderajat 2 juga.

$U_n=n^3-3n^2+4n-1$

Dengan cara yang sama dengan dua tumpuan sebelumnya, maka kita peroleh:

dari ketiga tumpuan di atas, dapat kita tarik kesimpulan:

Suku ke $n$ barisan aritmetika bertingkat satu akan berbentuk fungsi polinomial berderajat satu, suku ke $n$ barisan aritmetika bertingkat dua akan berbentuk fungsi polinomial berderajat dua dan suku ke $n$ barisan aritmetika bertingkat tiga akan berbentuk fungsi polinomial berderajat tiga, atau secara umum dapat kita tulis:

Jika $U_n$ menyatakan suku ke $n$ suatu barisan bilangan $U_n=f(n)$ dengan $f$ yakni fungsi berbentuk polinomial dalam variabel $n$ dengan derajat (pangkat tertinggi) $k$,  maka $U_n$ yakni barisan aritmetika berderajat $k$

Menentukan Rumus $U_n$ Barisan Aritmetika Bertingkat

$\blacksquare$ Barisan Aritmetika Tingkat Satu
Kita telah mengetahui bahwa rumus untuk memilih suku ke-$n$ dari barisan aritmetika tingkat satu akan berupa fungsi polinomial berderajat satu, kita misalkan fungsi tersebut yakni :
$$U_n=an+b$$
Jika kita substitusi $n=1, 2, 3, \cdots $ ke $U_n=an+b$ maka kita peroleh:

Contoh Penggunaan:

Tentukan suku ke 20 dari barisan bilangan $5, 9, 13, 17, 21, \cdots $

Jawab:

Perhatikan kepingan yang aku beri "kotak", dari sana dapat kita lihat $a=4$ dan $a+b=5\Rightarrow 4+b=5\Rightarrow b=1$

kemudian substitusikan $a=4$ dan $b=1$ ke $U_n=an+b$, maka kita peroleh:

$$Un=4n+1$$

maka suku ke 20 yakni $U_{20}=4(20)+1=81$

$\blacksquare$ Barisan Aritmetika Tingkat Dua
Kita telah mengetahui bahwa rumus untuk memilih suku ke-$n$ dari barisan aritmetika tingkat satu akan berupa fungsi polinomial berderajat dua, kita misalkan fungsi tersebut yakni :
$$U_n=an^2+bn+c$$
Jika kita substitusi $n=1, 2, 3, \cdots $ ke $U_n=an^2+bn+c$ maka kita peroleh:

Contoh Penggunaan:

Tentukan suku ke-$10$ dari barisan bilangan $4, 12, 26, 46, 72, 104, \cdots $

Jawab:

Perhatikan kepingan yang aku beri "kotak", dari sana dapat kita lihat:

$2a=6\Rightarrow a=3$

$3a+b=8\Rightarrow 3(3)+b=8\Rightarrow b=2$

$a+b+c=4\Rightarrow 3+2+c=4\Rightarrow c=-1$

Kemudian kita substitusi $a=3$, $b=2$ dan $c=-1$ ke persamaan $U_n=an^2+bn+c$, maka kita peroleh:

$$U_n=3n^2+2n-1$$

dengan demikian suku ke $10$ adalah:

$U_10=3(10)^2+2(10)-1=319$

$\blacksquare$ Barisan Aritmetika Tingkat Tiga

Kita telah mengetahui bahwa rumus untuk memilih suku ke-$n$ dari barisan aritmetika tingkat tiga akan berupa fungsi polinomial berderajat tiga, kita misalkan fungsi tersebut yakni :
$$U_n=an^3+bn^2+cn+d$$
Jika kita substitusi $n=1, 2, 3, \cdots $ ke $U_n=an^2+bn+c$ maka kita peroleh:

Contoh Penggunaan:
Tentukan rumus suku ke-$n$ dari $1, 3, 11, 31, 69, 131, \cdots$

Jawab:

Perhatikan kepingan yang aku beri "kotak", dari sana dapat kita lihat:

$6a=6\Rightarrow a=1$

$12a+2b=6\Rightarrow 12(1)+2b=6 \Rightarrow b=-3$

$7a+3b+c=2 \Rightarrow 7(1)+3(-3)+c=2 \Rightarrow c=4$

$a+b+c+d=1 \Rightarrow 1+(-3)+4+d=1 \Rightarrow d=-1$

selanjutnya, kita substitusikan $a=1$, $b=-3$, $c=4$ dan $d=-1$ ke persamaan $U_n=an^3+bn^2+cn+d$ maka kita peroleh:

$$U_n=n^3-3n^2+4n-1$$

Oke, kita sudahi dulu materinya hingga sini 😊, tapi materi ini belum selesai, pada postingan berikutnya insya Alloh aku akan membahas bagaimana cara menurunkan suatu rumus umum barisan aritmetika bertingkat. Jadi, kunjungi terus blog ini.

Untuk latihan kalian dapat coba soal berikut:
Carilah rumus suku ke-$n$ dari setiap barisan aritmetika bertingkat berikut:

1. $9, 16, 27, 42, 61, \cdots $
2. $5, 5, 11, 29, 65, 125, 215, \cdots$
3. $5, 13, 55, 179, 457, 985, \cdots$

semoga bermanfaat.

$\blacksquare$ Denih Handayani,  30 Juli 2017