modul persamaan diferensial 1

51
Dosen Pembimbing: Huri Suhendri, M.Pd MODUL PERSAMAAN DIFERENSIAL 1 OLEH: Maya Umami (200913500674) PRODI: PENDIDIKAN MATEMATIKA SEMESTER: 6 (ENAM) S6C

Upload: maya-umami

Post on 30-Jun-2015

96.986 views

Category:

Education


178 download

DESCRIPTION

Modul singkat Persamaan Diferensial 1 tingkat Universitas

TRANSCRIPT

Page 1: Modul persamaan diferensial 1

Dosen Pembimbing: Huri Suhendri, M.Pd

MODUL

PERSAMAAN DIFERENSIAL 1

OLEH: Maya Umami (200913500674)

PRODI: PENDIDIKAN MATEMATIKA SEMESTER: 6 (ENAM) – S6C

Page 2: Modul persamaan diferensial 1

- A -

Assalamuallaikum Wr. Wb

Alhamdulillah modul pada mata kuliah “Persamaan Diferensial 1” ini akhirnya dapat

terselesaikan. Modul ini merupakan tugas akhir atau untuk memenuhi persyaratan (nilai) pada

mata kuliah tersebut. Setelah menjelajahi berbagai literature dan mencoba untuk menemukan

intisari dari materi yang sesuai dengan silabus perkuliahan ini, saya selaku penulis telah

berusaha semaksimal mungkin untuk menemukan intisari yang mudah untuk dipahami

dengan diaadakanya berbagai contoh soal dan latihan-latihan sesuai dengan silabus

perkuliahan.

Syukur ke hadirat Allah SWT penulis panjatkan atas kemudahan yang diberikan-Nya

selama penulisan modul. Tak lupa juga, penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen

Pembimbing kami Bapak Hri Suhendri, M.Pd yang telah memberikan tugas modul ini yang

insyaallah bermanfaat bagi banyak orang terutama bagi penulis.

Modul ini terdiri dari 10 BAB diantaranya: 1. Pendahuluan Persamaan Diferensial; 2.

Persamaan Diferensial Variabel Terpisah; 3. Reduksi ke Bentuk Persamaan Diferensial

Variabel Terpisah; 4. Persamaan Diferensial Homogen; 5. Persamaan Diferensial Tak

Homogen; 6. Persamaan Diferensial Eksak; 7. Reduksi ke Bentuk Persamaan Diferensial

Eksak; 8. Persamaan Diferensial Linier Orde 1; 9. Persamaan Diferensial Bernoulli; 10.

Masalah Nilai Awal (Solusi Khusus). Masing-masing bab dilengkapi oleh materi yang mana

tiap materi diberikan contoh soal dan pembahasan ditambah latihan soal pada bagian akhir

modul ini.

Demikian yang dapat penulis sampaikan. Penulis berharap adanya kritik dan saran

yang membangun guna terciptanya modul yang lebih mendekati kesempurnaan. Semoga

modul ini dapat bermanfaat dan dapat dijadikan modul pegangan pada mata kuliah persamaan

diferensial 1. Amiin….

Wassalamuallaikum Wr. Wb

Jakarta, Juni 2012

Page 3: Modul persamaan diferensial 1

- B -

KATA PENGANTAR ……………………………………………………. A

DAFTAR ISI ……………………………………………………………… B

BAB 1 PENDAHULUAN PERSAMAAN DIFERENSIAL …………………… 1

1.1. Definisi Persamaan Diferensial ……………………………………. 1

1.2. Bentuk Umum Persamaan Diferensial …………………………….. 1

1.3. Orde (Tingkat) dan Degree (Derajat)………………………………. 1

1.4. Mencari Solusi Persamaan Diferensial …………………………….. 2

1.5. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 2

BAB 2 PERSAMAAN DIFERENSIAL VARIABEL TERPISAH …………… 4

2.1. Persamaan Diferensial Variable Terpisah ………………………….. 4

2.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 4

BAB 3 REDUKSI KE BENTUK PERSAMAAN DIFERENSIAL VARIABEL

TERPISAH ………………………………………………………………..

6

3.1. Materi Reduksi ke Bentuk Persamaan Diferensial Variabel

Terpisah …………………………………………………………….

6

3.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 6

BAB 4 PERSAMAAN DIFERENSIAL HOMOGEN ………………………….. 8

4.1. Langkah-langkah Menentujan Penyelesaian Umum Persamaan

Diferensial Homogen ……………………………………………….

8

4.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 8

Page 4: Modul persamaan diferensial 1

- B -

BAB 5 PERSAMAAN DIFERENSIAL TAK HOMOGEN …………………… 10

5.1. Persamaan Diferensial dengan M (x,y) dan N (x,y) ……………….. 10

5.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 11

BAB 6 PERSAMAAN DIFERENSIAL EKSAK ………………………………. 14

6.1. Sifat-Sifat Dasar ……………………………………………………. 14

6.2. Metode Solusi ……………………………………………………… 14

6.3. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 15

BAB 7 REDUKSI KE BENTUK PERSAMAAN DIFERENSIAL EKSAK

(FAKTOR INTEGRASI) …………………………………………………

18

7.1. Macam-macam faktor integrasi ……………………………………. 18

7.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 18

BAB 8 PERSAMAAN DIFERENSIAL LINIER ORDE SATU……………….. 21

8.1. Metode Solusi ……………………………………………………… 21

8.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 21

BAB 9 PERSAMAAN DIFERENSIAL BERNOULLI ………………………… 23

9.1. Metode Solusi ……………………………………………………… 23

9.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 23

BAB 10 MASALAH NILAI AWAL (SOLUSI KHUSUS) ………………………. 26

10.1. Pengertian ………………………………………………………….. 26

10.2. Contoh Soal dan Pembahasan ……………………………………… 26

LATIHAN SOAL …………………………………………………………. 27

LAMPIRAN ………………………………………………………………. C

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………. D

Page 5: Modul persamaan diferensial 1

Page | 1

1.1. Definisi Persamaan Diferensial

Persamaan Diferensial adalah persamaan yang memuat turunan satu (atau beberapa)

fungsi yang tidak diketahui. Meskipun persamaan seperti itu sehausnya disebut

“persamaan turunan”, namun istilah “persamaan diferensial” (aequatio differentialis)

yang diperkenalkan Leibniz dalam tahun 1676 sudah umum digunakan (Finizio

Ladas:2:1988)

Sebagai contoh:

y’ + xy = 3 ………………………………(1)

y” – 5y’ + 6y = cos x ………………………………(2)

y” = (1+y’2) (x

2+y

2) ………………………………(3)

𝜕2𝑢

𝜕𝑡2 - 𝜕2𝑢

𝜕𝑥2 = 0 ………………………………(4)

Pada persamaan (1) sampai (3) menyatakan turunan pertama dan kedua dari fungsi y(x)

terhadap x yang disebut persamaan diferensial biasa.

Dalam persamaan (4) memuat turunan-turunan parsial yang disebut persamaan

diferensial parsial.

1.2. Bentuk Umum Persamaan Diferensial

Adapun bentuk umum persamaan diferensial yaitu:

𝑓 𝑥 . 𝑑𝑥 + 𝑔 𝑦 . 𝑑𝑦 = 0

1.3. Orde (Tingkat) dan Degree (Derajat)

Orde (tingkat) adalah turunan tertinggi dalam persamaan diferensial.

Degree (derajat) adalah derajat dari orde tertinggi

Contoh:

BAB 1

Page 6: Modul persamaan diferensial 1

Page | 2

𝑑3𝑦

𝑑𝑥3 2

- 𝑑2𝑦

𝑑𝑥2 3

+ 2xy = 6

Pada persamaan diatas memiliki orde 3 dan derajat 2.

1.4. Mencari Solusi Persamaan Diferensial

Langkah-langkah:

Hitunglah banyaknya konstanta sembarang yang ada di dalam persamaan garus

lengkung (kurva) yang akan dicari persamaan diferensialnya.

Hilangkan semua konstanta sembarang ada n maka untuk mengeliminasi semua

konstanta sembarang itu. Jika banyaknya konstanta sembarang ada n, maka untuk

mengeliminasi semua konstanta sembarang yang ada dubutuhkan n + 1 persamaan.

Untuk mendapatkan n + 1 persamaan, persamaan garis lengkung (kurva) semula

didiferensialkan sampai turunan ke n.

Banyaknya konstanta sembarang menunjukan orde tertinggi dari turunan dalam

persamaan diferensial yang dicari.

1.5. Contoh Soal dan Pembahasan

1) Carilah persamaan diferensial dari himpunan garis lengkung:

a. y = A sin 2x + B cos 2x ; A dan B adalah konstanta sembarang

b. y = x3 +A x

2 + B x + C ; A, B, dan C adalah konstanta sembarang

Pembahasan:

a. Karena ada 2 (dua) konstanta sembarang, maka dibutuhkan 3 persamaan untuk

mengeliminasi A dan B serta orde tertinggi dari turunannya adalah 2.

Persamaan 1 : y = A sin 2x + B cos 2x , turunan terhadap x

Persamaan 2 : 𝑑𝑦

𝑑𝑥 = 2A cos 2x – 2B sin 2x, turunan terhadap x

Persamaan 3 : 𝑑2𝑦

𝑑𝑥2 = - 4A sin 2x – 4B cos 2x

Masukan persamaan (1) ke (3) didapatkan bahwa :

𝑑2𝑦

𝑑𝑥2 = - 4A sin 2x – 4B cos 2x

𝑑2𝑦

𝑑𝑥2 = - 4(A sin 2x + B cos 2x) y = A sin 2x + B cos 2x

𝑑2𝑦

𝑑𝑥2 = - 4y

Jadi, persamaan diferensial yang dicari adalah 𝒅𝟐𝒚

𝒅𝒙𝟐 + 4y = 0

Page 7: Modul persamaan diferensial 1

Page | 3

b. Karena ada 3 (tiga) konstanta sembarang, maka dibutuhkan 4 persamaan untuk

mengeliminasi A dan B serta orde tertinggi dari turunannya adalah 3.

Persamaan 1 : y = x3 +A x

2 + B x + C , turunan terhadap x

Persamaan 2 : 𝑑𝑦

𝑑𝑥 = 3x

2 + 2Ax + B , turunan terhadap x

Persamaan 3 : 𝑑2𝑦

𝑑𝑥2 = 6x + 2A , turunan terhadap x

Persamaan 4 : 𝑑3𝑦

𝑑𝑥3 = 6

Jadi, persamaan diferensial yang dicari adalah 𝑑3𝑦

𝑑𝑥3 = 6

2) Carilah persamaan diferensial dari berkas kardiola r = a (1-cos 𝜃), a = konstanta

sembarang.

Pembahasan :

Karena ada 1 (satu) konstanta sembarang, maka dibutuhkan 2 persamaan untuk

mengeliminasi A dan B serta orde tertinggi dari turunannya adalah 1.

Persamaan 1 : r = a (1-cos 𝜃) , turunan terhadap x

Persamaan 2 : 𝑑𝑟

𝑑𝜃 = a sin 𝜃

Dari persamaan (1) didapat a = 𝑟

1−cos 𝜃

Eliminir a dalam persamaan (2), di dapatkan

𝑑𝑟

𝑑𝜃 =

𝑟

1−cos 𝜃 sin 𝜃

Jadi, persamaan diferensialnya adalah: 1 − cos 𝜃 dr – r sin 𝜃 𝑑𝜃 = 0

Page 8: Modul persamaan diferensial 1

Page | 4

2.1. Persamaan Diferensial Variable Terpisah

Suatu persamaan diferensial variable terpisah ditandai oleh fakta bahwa dua peubah dari

persamaan itu bersama-sama masing-masing didiferensianya, dapat ditempatkan di ruas

yang berlawanan.

Dengan manipulasi aljabar, memunkinkan kita menuliskan persamaan diferensial

terpisah dalam bentuk implisit :

y’ = 𝑃(𝑥)

𝑄 (𝑥) , atau

dalam bentuk eksplisit :

𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

𝑃(𝑥)

𝑄 (𝑥)

Untuk memperoleh penyelesaian umum suatu persamaan diferensial terpisah, pertama-

tama kita pisahkan kedua peubah dan kemudian integralkan kedua ruas.

Awal Q (y) dy = P (x) dx

Integral P (x) dx = Q (y) dy + C dimana C = Konstanta sembarang

Note: bisa dilakukan hanya pada variable yang sama. Contoh :

Hanya mengandung

variable y

𝑦+1

𝑦2+4 dy = -x dx

Hanya mengandung

variable x

2.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Selesaikan setiap persamaan diferensial di bawah ini:

1) y2 dy = (x + 3x

2) dx , bilamana x = 0 dan y = 6 bentuk eksplisit

2) xyy’ + x2 + 1 = 0 bentuk implisit

BAB 2

Page 9: Modul persamaan diferensial 1

Page | 5

Pembahasan:

1) y2 dy = (x + 3x

2) dx , syarat harus mengandung variable yang sama pada tiap ruas.

Integralkan kedua ruas

y2 dy = (x + 3x2) dx

𝑦3

3 +C1 =

𝑥2

2 + x3 + C2

y3 =

3𝑥2

2 + 3x3 + (3C2 – 3C1)

= 3𝑥2

2 + 3x3 + C ; C = 3C2 – 3C1

y = 3𝑥2

2 + 3x3 + C

3

Maka, solusi umumnya adalah: = 3𝑥2

2 + 3x3 + C

3

Menghitung konstanta C, kita menggunakan persyaratannya bilamana x = 0 dan

y = 6, maka akan menghasilkan:

6 = 𝐶3

C = 216

Solusi khususnya adalah: y = 3𝑥2

2 + 3x3 + 216

3

2) xyy’ + x2 + 1 = 0

Ubah ke dalam eksplisit

xy 𝑑𝑦

𝑑𝑥 + x

2 + 1 = 0

Bagi tiap-tiap ruas

y dy = − x2 + 1

𝑥 dx

Integralkan masing-masing ruas

y dy = − x2 + 1

𝑥 dx

𝑦2

2 + C = − 𝑋 +

1

𝑥 dx

𝑦2

2 + C = −

x2

2+ 𝐿𝑛 |𝑥| + C

𝑦2 = − x2 − 2 𝐿𝑛 𝑥 + 𝑐

y = − x2 − 2 𝐿𝑛 𝑥 + 𝑐

Maka, solusi umumnya adalah:

y = − x2 − 2 𝐿𝑛 𝑥 + 𝑐

Page 10: Modul persamaan diferensial 1

Page | 6

3.1. Materi Reduksi ke Bentuk Persamaan Diferensial Variabel Terpisah

Tidak semua persamaan diferensial mudah untuk didapatkan solusinya. Pada saat

persamaan diferensial memiliki bentuk:

f1 (x) g1 (y) dx ± f2 (x) g2 (y) dy

Maka dibutuhkan reduksi dengan menggunakan faktor integrasi 1

g1 y F2 (x) , yang

kemudian akan menjadi:

f1 (x)

f2 (x) dx ±

g1 (y)

g2 (y) dy = 0

f1 (x)

f2 (x) dx = ±

g1 (y)

g2 (y) dy

Pengitegralan masing-masing ruas:

f1 (x)

f2 (x) dx = ±

g1 (y)

g2 (y) dy

3.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Tentukan solusi umum dari persamaan diferensial berikut:

1) (x3y + yx

2) dx + (y

3x

2 + 2x

2y) dy = 0

2) (x2-1) dx – (2x+xy) dy = 0

Pembahasan

1) (x3y + yx

2) dx + (y

3x

2 + 2x

2y) dy = 0

y (x3 + x

2) dx + x

2 (x

2 + 2y) dy = 0

faktor integrasi : 1

yx2

BAB 3

Page 11: Modul persamaan diferensial 1

Page | 7

1

yx2 [y (x

3 + x

2) dx + x

2 (x

2 + 2y) dy] = 0

(x3 + x

2) dx + (x

2 + 2y) dy = 0

Karena sudah memiliki variable yang sama, langkah selanjutnya adalah integralkan.

(x3 + x

2) dx + (x2

+ 2y) dy = 0

𝑥4

4 +

𝑥3

3 +

𝑦4

4 + 𝑦2 + C = 0

x 12

3x4 + 4x

3 + 3y

4 + 12 y

2 = C

Maka, Solusi umumnya adalah 3x4 + 4x

3 + 3y

4 + 12 y

2 = C

2) (x2-1) dx – (2x+xy) dy = 0

(x2-1) dx – x (2+y) dy = 0

faktor integrasi : 1

𝑥

1

𝑥 [(x

2-1) dx – x (2+y) dy] = 0

x2−1

𝑥 dx – (2+y) dy = 0

x2−1

𝑥 dx – (2+y) dy = 0

𝑥2

2 -Ln |x| - 2y -

𝑦2

2 = 0

x 2

𝑥2 - 2 Ln |x| - 4y - 𝑦2 = 0

𝑥2- 𝑦2 - 2 Ln |x| - 4y = 0

Maka, solusi umumnya adalah 𝑥2- 𝑦2 - 2 Ln |x| - 4y = 0

Page 12: Modul persamaan diferensial 1

Page | 8

f (x,y) dikatakan homogen berderjat n jika:

f (𝛼x,𝛼y) = 𝛼n f (x,y)

M (x,y) dx + N (x,y) dy = 0

Syarat persamaan diferensial diatas dikatakan homogeny jika M (x,y) dan N (x,y) adalah

homogeny dan berderajat sama.

4.1. Langkah-langkah Menentujan Penyelesaian Umum Persamaan Diferensial

Homogen

Gunakan tranformasi:

y = u x dy = x du + u dx, atau

x = u y dy = y dy + u du

Persamaan diferensial homogeny tereduksi ke Persamaan Diferensial terpisah

Gunakan aturan persamaan diferensial terpisah untuk mendapatkan solusi umum

persamaan diferensial.

Gantilah u = 𝑦

𝑥 jika menggunakan transformasi y = u x, dan u =

𝑥

𝑦 jika menggunakan

transformasi x = u y untuk mendapatkan kembali variable semula.

4.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Buktikan bahwa persamaan tersebut adalah persamaan homogen!

1) y’ = 𝑥3+ 𝑦3

𝑥𝑦2

2) (2x2y + y

3) dx + (xy

2 – 2x

3) dy = 0

Pembahasan:

1) y’ = 𝑥3+ 𝑦3

𝑥𝑦2 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

𝑥3+ 𝑦3

𝑥𝑦2

xy2 dy – (x

3+y

3) dx = 0

BAB 4

Page 13: Modul persamaan diferensial 1

Page | 9

fungsi M (x,y) dx

M (x,y) dx = -x3-y

3 = - 𝛼3𝑥3 - 𝛼3𝑦3

= 𝛼3(−𝑥3 −𝑦3)

M (𝛼x,𝛼y) = 𝛼3[M (x,y)]

fungsi N (x,y) dy

N (x,y) dy = xy2 = 𝛼𝑥𝛼3𝑦3

= 𝛼3 (x𝑦2)

N (𝛼x,𝛼y) = 𝛼3[N (x,y)]

didapatkan 𝛼3, maka TERBUKTI persamaan diferensial diatas merupakan

persamaan diferensial homogeny berderajat 3.

2) (2x2y + y

3) dx + (xy

2 – 2x

3) dy = 0

fungsi M (x,y) dx

M (x,y) dx = 2x2y + y

3 = 2𝛼2x

2 𝛼 y + 𝛼3y3

= 𝛼3 (2x2y + y

3)

M (𝛼x,𝛼y) = 𝛼3[M (x,y)]

fungsi N (x,y) dy

N (x,y) dy = xy2 – 2x

3 = 𝛼 x𝛼2y

2 – 2𝛼3x

3

= 𝛼3 (xy2 – 2x

3)

N (𝛼x,𝛼y) = 𝛼3[N (x,y)]

didapatkan 𝛼3, maka TERBUKTI persamaan diferensial diatas merupakan

persamaan diferensial homogeny berderajat 3.

Page 14: Modul persamaan diferensial 1

Page | 10

5.1. Persamaan Diferensial dengan M (x,y) dan N (x,y)

Persamaan ini merupakan persamaan linier tetapi tidak homogen. Pandang bentuk

persamaan diferensial dibawah ini:

( ax + by + c ) dx + ( px + qy + r ) dy = 0

Dimana a,b,c,p,q,r merupakan suatu konstanta.

Ada 3 (tiga) kemungkinan yang dapat terjadi:

1) 𝑎

𝑝 =

𝑏

𝑞 =

𝑐

𝑟 = 𝛼

Langkah-langkah penyelesaian:

Karena 𝑎

𝑝 =

𝑏

𝑞 =

𝑐

𝑟 = 𝛼 , maka menggunakan transformasi px + qy + r = u, yang berarti

bahwa ax + by + c = 𝛼u

Bentuk persamaan tereduksi menjadi persamaan dengan variable terpisah dan

kemudian selesaikanlah.

2) 𝑎

𝑝 =

𝑏

𝑞 ≠

𝑐

𝑟

Langkah-langkah penyelesaian:

Gunakan transformasi px + qy = u, dan dari sini berarti dy = 𝑑𝑢−𝑞 𝑑𝑦

𝑞, atau

dx=𝑑𝑢−𝑞 𝑑𝑦

𝑝

Misalkan 𝑎

𝑝 =

𝑏

𝑞 = 𝛽, maka ax + by = 𝛽 u

Persamaan tereduksi menjadi persamaan variable terpisah.

(𝛽 x + C) dx + (u + r) 𝑑𝑢−𝑝 𝑑𝑥

𝑞 = 0, atau (𝛽 x + C)

𝑑𝑢−𝑝 𝑑𝑥

𝑞 + (u + r) 𝑑𝑦 = 0

Selesaikan persamaan variable terpisah ini dan kemudian gantilah x = px + qy untuk

mendapatkan solusi umumnya.

BAB 5

Page 15: Modul persamaan diferensial 1

Page | 11

3) 𝑎

𝑝 ≠

𝑏

𝑞

Langkah-langkah penyelesaian:

Gunakan Transformasi

ax + by + c = u a dx + b dy = du

px + qy + r = v p dx + q dy = dv

dari dua persamaan diatas diperoleh bahwa:

dx = 𝑞 𝑑𝑢−𝑏 𝑑𝑣

𝑎𝑞−𝑏𝑝 , dan dy =

𝑎 𝑑𝑢−𝑝 𝑑𝑣

𝑎𝑞−𝑏𝑝

selesaikan persamaan diferensial diatas dan kemudian gantilah kembali u dan v

dengan tranformasi semula untuk mendapatkan solusi umum persamaan

diferensial semula.

5.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Tentukan solusi umum persamaan diferensial dibawah ini!

1) (2x – 5y +2) dx + (10y – 4x – 4) dy = 0

2) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

1−2𝑦−4𝑥

1+𝑦+2𝑥

3) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

6𝑥−2𝑦−7

2𝑥+3𝑦−6

Pembahasan:

1) (2x – 5y +2) dx + (10y – 4x – 4) dy = 0

a b c q p r

𝑎

𝑝 =

2

−4 = -

1

2 ;

𝑏

𝑞 =

−5

10 = -

1

2 ;

𝑐

𝑟 =

2

−4 = -

1

2

Maka, 𝑎

𝑝 =

𝑏

𝑞 =

𝑐

𝑟 = 𝛼 = -

1

2

Penyelesaian:

px + qy + r = u

ax + by + c = 𝛼 u

= - 1

2 u

(2x – 5y +2) dx + (10y – 4x – 4) dy = 0

- 1

2 u dx + u dy = 0

x u

- 1

2 dx + dy = 0

Page 16: Modul persamaan diferensial 1

Page | 12

- 1

2 dx + dy = 0

- 1

2 x + y = C

Maka Solusi umumnya adalah - 1

2 x + y = C

2) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

1−2𝑦−4𝑥

1+𝑦+2𝑥

(1 − 2𝑦 − 4𝑥) dx = (1 + 𝑦 + 2𝑥) dy = 0

c b a r q p

𝑎

𝑝 =

−4

−2 = 2 ;

𝑏

𝑞 =

−2

−1 = 2 ;

𝑐

𝑟 =

−7

6

Maka,

𝑎

𝑝 ≠

𝑏

𝑞 𝑐

𝑟 = 𝛽 = 2

Penyelesaian:

px + qy = u

-2x+(-y) = u

-2x – y = u

ax + by = 𝛽 u

-4x – 2y = 2u

Pengganti dx atau dy

-2x –y = u

x = 𝑢+𝑦

−2

dx = 𝑑𝑢 +𝑑𝑦

−2

-2x –y = u

y = - (u + 2x)

dy = - du – 2dx

Solusi umum

(1 − 2𝑦 − 4𝑥) dx = (1 + 𝑦 + 2𝑥) dy = 0

(1 – 2u) 𝑑𝑢+𝑑𝑦

−2 - (1 – u) dy = 0

x 2

(1 – 2u) (𝑑𝑢 + 𝑑𝑦) - 2 (1 – u) dy = 0

du + dy + 2udu + 2udy – 2dy + 2udy = 0

du – dy + 2 udu + 4udy = 0

(1 + 2u) du + (4u – 1) dy = 0

: (4u – 1)

1+2𝑢

4𝑢−1 du + dy = 0

Page 17: Modul persamaan diferensial 1

Page | 13

1+2𝑢

4𝑢−1 du + dy = 0

1

4𝑢−1 du +

2𝑢

4𝑢−1 du + dy = 0

Ln |4𝑢 − 1| + 2u Ln |4𝑢 − 1| + y = C

Maka, solusi umumnya adalah: Ln |4𝑢 − 1| + 2u Ln |4𝑢 − 1| + y = C

3) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

6𝑥−2𝑦−7

2𝑥+3𝑦−6

(6𝑥 − 2𝑦 − 7) dx – (2𝑥 + 3𝑦 − 6) dy = 0

a b c p q r

maka didapatkan

𝑎

𝑝 =

6

−2 = - 3 ;

𝑏

𝑞 =

−2

−3 =

2

3 ;

𝑐

𝑟 =

1

−1 = -1

𝑎

𝑝 ≠

𝑏

𝑞

Penyelesaian:

(qu – pv) du + (qv – bu) dv = 0

(-3u + 2v) du + (bv + 2u) dv = 0 Persamaan Diferensial Homogen

Subtitusi:

z = 𝑢

𝑣 , atau u = zv du = v dz + z dv

Solusi Umum:

(-3u + 2v) du + (bv + 2u) dv = 0

(-3 zv + 2v) (v dz + z dv) + (bv + 2 zv) dv = 0

v2 (-3z + 2) dz + v (-3z

2 + 4z + 6) dv = 0

: v2 (-3z + 2)

−3𝑧+2

−3z2 + 4z + 6 dz + v dv = 0

−3𝑧+2

−3z2 + 4z + 6 dz + v dv = 0

−3𝑧

−3z2 + 4z + 6 dz +

2

−3z2 + 4z + 6 dz +

1

2 v2

dv = 0

−3𝑧 𝐿𝑛 | − 3z2 + 4z + 6| + 2 𝐿𝑛 | − 3z2 + 4z + 6| + 1

2 v2

dv = C

x 2

−6𝑧 𝐿𝑛 | − 3z2 + 4z + 6| + 4 𝐿𝑛 | − 3z2 + 4z + 6| + v2 dv = C

Maka, Solusi Umumnya adalah:

−6𝑧 𝐿𝑛 | − 3z2 + 4z + 6| + 4 𝐿𝑛 | − 3z2 + 4z + 6| + v2 dv = C

Page 18: Modul persamaan diferensial 1

Page | 14

6.1. Sifat-Sifat Dasar

Suatu persamaan diferensial dengan bentuk:

M (x,y) dx + N (x,y) dy = 0

Dikatakan persamaan diferensial eksak, jika ada suatu fungsi f(x,y) yang diferensial

totalnya sama dengan M (x,y) dx + N (x,y) dy, yaitu (dengan meniadakan lambang

x dan y):

df = M dx + N dy

uji kepastian : Jika M dan N merupakan fungsi kontinu dan memiliki turunan

parsial pertama yang kontinu pada sebuah segiempat bidang xy,

maka M (x,y) dx + N (x,y) dy = 0 adalah eksak hanya jika: 𝜕𝑀

𝜕𝑦 =

𝜕𝑁

𝜕𝑥

6.2. Metode Solusi

Untuk menentukan solusi dari M (x,y) dx + N (x,y) dy = 0, maka secara implicit

diberikan oleh penyelesaian umum f (x,y) = c.

Langkah-langkah menemukan suatu fungsi f (x,y) adalah:

Langkah 1

Perhatikan bahwa:

𝜕𝑓

𝜕𝑥 = M (x,y), dan

𝜕𝑓

𝜕𝑦 = N (x,y)

Langkah 2

Integrasikan (mencari integral) dari M (x,y) terhadap x dengan y tetap.

𝜕𝑓

𝜕𝑥 dx = M (x,y) dx

f (x,y) = [ M (x, y) dx𝑥

] + ∅(𝑦)

dimana ∅𝑦 adalah fungsi sembarang dari y saja.

Langkah 3

Fungsi f (x,y) pada langkah ke-2, didiferensialkan parsial terhadap y yang

selanjutnya akan diperoleh:

BAB 6

Page 19: Modul persamaan diferensial 1

Page | 15

𝜕𝑓

𝜕𝑦 =

𝜕

𝜕𝑦 [ M (x, y) dx

𝑥 ] +

𝜕∅

𝜕𝑦

Langkah 4

Karena 𝜕𝑓

𝜕𝑦 = N (x,y) maka,

𝜕∅

𝜕𝑦 = N (x,y) -

𝜕

𝜕𝑦 [ M (x, y) dx

𝑥 ]

Dari sini ∅(𝑦) akan diperoleh.

Langkah 5

∅(𝑦) yang baru saja diperoleh, disubtitusikan ke f (x,y) dalam langkaj ke-2.

Dengan demikian f (x,y) = C dapat diperoleh.

6.3. Contoh Soal dan Pembahasan

Tentukan solusi umum dari persamaan diferensial di bawah ini dan buktikan

keeksakanya!

1) (2xy + x2) dx + (x

2 + y

2) dy = 0

2) 3x2y

2 dx + (2x

3y + 4y

3) dy = 0

Pembahasan:

1) (2xy + x2) dx + (x

2 + y

2) dy = 0

Pembuktian Persamaan Diferensial Eksak

M (x, y) = 2xy + x2

𝜕𝑀

𝜕𝑦= 2𝑥

N (x, y) = x2 + y

2

𝜕𝑁

𝜕𝑥= 2𝑥

Karena 𝜕𝑀

𝜕𝑦 =

𝜕𝑁

𝜕𝑥, maka persamaan diferensial diatas merupakan persamaan

diferensial eksak.

Mencari Solusi Umum

Langkah 2 (mencari f (x,y))

f (x,y) = [ M (x, y) dx𝑥

] + ∅(𝑦)

= (2xy + x2) dx𝑥

+ ∅(𝑦)

= x2y +

1

3 x

3 + ∅(𝑦)

Page 20: Modul persamaan diferensial 1

Page | 16

Langkah 3

𝜕𝑓

𝜕𝑦 =

𝜕

𝜕𝑦 [ M (x, y) dx

𝑥 ] +

𝜕∅

𝜕𝑦

= 𝜕

𝜕𝑦 [ (2xy + x2) dx

𝑥 ] +

𝜕∅

𝜕𝑦

= x2 +

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦)

Langkah 4 (mencari ∅(𝑦))

𝜕𝑓

𝜕𝑦 = N (x,y)

x2 +

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = x

2 + y

2

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = x

2 + y

2 - x

2

∅(𝑦) = y2 dy

= 1

3 y3 + k

Langkah 5 (Solusi Umum)

f (x,y) = x2y +

1

3 x

3 + ∅(𝑦)

= x2y +

1

3 x

3 +

1

3 y3 = k

x 3

= 3x2y + x

3 + y3 = 3k

Maka solusi umumnya adalah 3x2y + x

3 + y3 = C dengan nilai C=3k

2) 3x2y

2 dx + (2x

3y + 4y

3) dy = 0

Pembuktian Persamaan Diferensial Eksak

M (x, y) = 3x2y

2

𝜕𝑀

𝜕𝑦= 6𝑥2𝑦

N (x, y) = 2x3y + 4y

3

𝜕𝑁

𝜕𝑥= 6𝑥2𝑦

Karena 𝜕𝑀

𝜕𝑦 =

𝜕𝑁

𝜕𝑥, maka persamaan diferensial diatas merupakan persamaan

diferensial eksak.

Mencari Solusi Umum

Langkah 2 (mencari f (x,y))

f (x,y) = [ M (x, y) dx𝑥

] + ∅(𝑦)

= 3x2y2 dx𝑥

+ ∅(𝑦)

= x3y

2+ ∅(𝑦)

Page 21: Modul persamaan diferensial 1

Page | 17

Langkah 3

𝜕𝑓

𝜕𝑦 =

𝜕

𝜕𝑦 [ M (x, y) dx

𝑥 ] +

𝜕∅

𝜕𝑦

= 𝜕

𝜕𝑦 [ 3x2y2 dx

𝑥 ] +

𝜕∅

𝜕𝑦

= 2x3y +

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦)

Langkah 4 (mencari ∅(𝑦))

𝜕𝑓

𝜕𝑦 = N (x,y)

2x3y +

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = 2x

3y + 4y

3

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = 2x

3y + 4y

3 - 2x

3y

∅(𝑦) = 4y3 dy

= y4 + k

Langkah 5 (Solusi Umum)

f (x,y) = x3y

2+ ∅(𝑦)

= x3y

2+ y4 = k

Maka solusi umumnya adalah x3y

2+ y4 = C dengan nilai C = k

Page 22: Modul persamaan diferensial 1

Page | 18

Secara umum persamaan M (x,y) dx + N (x,y) dy = 0 tidak eksak. Terkadang adalah mungkin

mengubah menjadi persamaan diferensial eksak melalui perkalian yang eksak.

Oleh karena itu, fungsi untuk mengubah Persamaan Diferensial tiadk eksak ke bentuk

persamaan diferensial eksak adalah factor integrasi (Faktor pengkali/ Gabung).

7.1. Macam-macam faktor integrasi

Ada beberapa macam faktor integrasinya, yaitu:

Jika,

𝜕𝑀

𝜕𝑦 −

𝜕𝑁

𝜕𝑥

𝑁 = f(x) dimana f(x) merupakan fungsi dari x saja

Faktor Integrasinya: 𝑒 f x dx

Jika,

𝜕𝑀

𝜕𝑦 −

𝜕𝑁

𝜕𝑥

−𝑀 = g(y) dimana g(y) merupakan fungsi dari y saja

Faktor Integrasinya: 𝑒 g y dy

Jika, M (x,y) dx + N (x,y) dy = 0 merupakan Persamaan Diferensial Homogen dan

xM + yN ≠ 0

Faktor Integrasinya: 1

xM + yN

Jika, M (x,y) dx + N (x,y) dy = 0 dapat diubah ke bentuk

y f(x,y) dx + x g(x,y) dy = 0 dan f(x,y) ≠ g(x,y)

Faktor Integrasinya: 1

xM − yN

Dan sebagainya

7.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Tentukan Faktor Integrasi kemudian tentukan solusi umumnya!

1) 3x2y

2 dx + (4x

3y – 12) dy = 0

2) (2y – x3) dx + x dy = 0

BAB 7

Page 23: Modul persamaan diferensial 1

Page | 19

Pembahasan:

1) 3x2y

2 dx + (4x

3y – 12) dy = 0

M = 3x2y

2

𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 6x

2y

N = 4x3y – 12

𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 12x

2y

Karena 𝜕𝑀

𝜕𝑦 ≠

𝜕𝑁

𝜕𝑥 maka, bukan merupakan persamaan diferensial eksak

𝜕𝑀

𝜕𝑦 −

𝜕𝑁

𝜕𝑥

−𝑀 =

16𝑥2𝑦 −12𝑥2𝑦

−3𝑥2𝑦2 = −2

𝑦 +

4

𝑦 =

2

𝑦

Faktor Integrasi: 𝑒 g y dy = 𝑒

2

𝑦dy

= 𝑒2 ln 𝑦 = y2

Faktor Integrasi f(x)

y2 [3x

2y

2 dx + (4x

3y – 12) dy] = 0

3x2y

4 dx + (4x

3y

3 – 12 y

2) dy = 0

M = 3x2y

4

𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 12x

2y

3

N = 4x3y

3 – 12 y

2

𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 12x

2y

3

Karena 𝜕𝑀

𝜕𝑦 =

𝜕𝑁

𝜕𝑥 maka, merupakan persamaan diferensial eksak

Solusi Umum

Mencari f(x,y) dengan mengintegralkan M

f (x,y) = [ M (x, y) dx𝑥

] + ∅(𝑦)

= 3x2y4 dx𝑥

+ ∅(𝑦)

= x3y

4+ ∅(𝑦)

Mencari ∅(𝑦) dengan mendiferensialkan f(x,y) = N

𝜕𝑓

𝜕𝑦 = N (x,y)

4x3y

3 +

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = 4x

3y

3 – 12 y

2

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = 4x

3y

3 – 12 y

2 - 4x

3y

3

∅(𝑦) = − 12 y2 dy

= - 4 y3 + k

Masukan ke persamaan f(x,y)

f (x,y) = x3y

4+ ∅(𝑦)

= x3y

4 − 4 y3 = k

Maka solusi umumnya adalah x3y

4 − 4 y3 = C dengan nilai C = k

Page 24: Modul persamaan diferensial 1

Page | 20

2) (2y – x3) dx + x dy = 0

M = 2y – x3

𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 2

N = x 𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 1

Karena 𝜕𝑀

𝜕𝑦 ≠

𝜕𝑁

𝜕𝑥 maka, bukan merupakan persamaan diferensial eksak

𝜕𝑀

𝜕𝑦 −

𝜕𝑁

𝜕𝑥

𝑁 =

2−1

𝑥 =

1

𝑥

Faktor Integrasi: 𝑒 f x dy = 𝑒 1

𝑥 dx

= 𝑒ln 𝑥 = x

Faktor Integrasi f(x)

x [(2y – x3) dx + x dy] = 0

(2xy – x4) dx + x

2 dy = 0

M = 2xy – x4

𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 2x

N = x2

𝜕𝑀

𝜕𝑦 = 2x

Karena 𝜕𝑀

𝜕𝑦 =

𝜕𝑁

𝜕𝑥 maka, merupakan persamaan diferensial eksak

Solusi Umum

Mencari f(x,y) dengan mengintegralkan M

f (x,y) = [ M (x, y) dx𝑥

] + ∅(𝑦)

= (2xy – x4) dx𝑥

+ ∅(𝑦)

= x2y

1

5x5 + ∅(𝑦)

Mencari ∅(𝑦) dengan mendiferensialkan f(x,y) = N

𝜕𝑓

𝜕𝑦 = N (x,y)

x2 +

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = x

2

𝜕

𝜕𝑦 ∅(𝑦) = x

2 – x

2

∅(𝑦) = 0 dy

= k

Masukan ke persamaan f(x,y)

f (x,y) = x2y

1

5x5 + ∅(𝑦)

= x2y

1

5x5 = k

Maka solusi umumnya adalah x2y

1

5x5 = C dengan nilai C = k

Page 25: Modul persamaan diferensial 1

Page | 21

8.1. Metode Solusi

Persamaan linier orde satu memiliki bentuk umum

𝑑𝑦

𝑑𝑥 + P(x) y = Q(x) dengan syarat ruas kanan ≠ 0

Factor integrasi: 𝑒 P x dx

Solusi umum

𝑒 P x dx y = Q(x) 𝑒 P x dx + 𝐶

8.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Tentukan solusi umum dari:

1) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 + 4y = x -2x

2

2) 𝑦′ + 𝑦 = (1 + 𝑥)2

Pembahasan:

1) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 + 4y = x -2x

2

P(x) = 4 ; Q(x) = x – 2x2

Faktor Integrasi: 𝑒 P x dx = 𝑒 4 dx = 𝑒4𝑥

Solusi Umum:

𝑒 P x dx y = Q(x) 𝑒 P x dx + 𝐶

𝑒4𝑥 y = x – 2x2 𝑒4𝑥 + 𝐶

y = 𝑥−2𝑥2

4−

1−4𝑥

16−

1

16 +

𝑐

𝑒4𝑥

y = 4𝑥−8𝑥2−1+4𝑥−1

16 +

𝑐

𝑒4𝑥

y = 4𝑥−4𝑥2−1

8 +

𝑐

𝑒4𝑥

BAB 8

Page 26: Modul persamaan diferensial 1

Page | 22

2) 𝑦′ + 𝑦 = (1 + 𝑥)2

𝑑𝑦

𝑑𝑥 + 𝑦 = (1 + 𝑥)2

P(x) = 1 ; Q(x) = (1 + 𝑥)2

Faktor Integrasi: 𝑒 P x dx = 𝑒 1 dx = 𝑒𝑥

Solusi Umum:

𝑒 P x dx y = Q(x) 𝑒 P x dx + 𝐶

𝑒𝑥 y = (1 + 𝑥)2 𝑒𝑥 + 𝐶

𝑒𝑥 y = 𝑒𝑥(1 + 𝑥)2 − 2𝑒𝑥(1 + 𝑥) + 2𝑒𝑥 + C

y = [ 1 + 𝑥 2 − 2 1 + 𝑥 + 2 +𝑐

𝑒𝑥

Page 27: Modul persamaan diferensial 1

Page | 23

9.1. Metode Solusi

Bentuk umum dari persamaan diferensial Bernoulli adalah:

𝑑𝑦

𝑑𝑥 + P(x) y = Q(x) y

n

Persamaan Bernoulli akan tereduksi ke persamaan linier orde satu dengan

Transformasi:

z = y-n+1

𝑑𝑧

𝑑𝑥 = (-n + 1) y

-n. 𝑑𝑦

𝑑𝑥

𝑑𝑦

𝑑𝑥 = (1 – n) y

n.

𝑑𝑧

𝑑𝑥

Persamaan linier orde satu

𝑑𝑧

𝑑𝑥= (1 – n) P(x) y

-n = (1 – n) Q(x)

𝑑𝑧

𝑑𝑥= (1 – n) P(x) z = (1 – n) Q(x)

Dengan faktor integrasi: 𝑒 1 – n P x dx

Solusi umum

𝑒 1 – n P x dx z = (1 – n) Q(x) 𝑒 1 – n P x dx 𝑑𝑥 + C

9.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Cari solusi dari:

1) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 +

𝑦

𝑥 =

𝑦2

𝑥

2) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 + y = xy

3

Pembahasan:

1) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 +

𝑦

𝑥 =

𝑦2

𝑥

P(x) = 1

𝑥 ; Q(x) =

1

𝑥 ; n = 2

BAB 9

Page 28: Modul persamaan diferensial 1

Page | 24

z = y-n+1

z = y-2+1

z = y-1

𝑑𝑧

𝑑𝑥 = - y

-2. 𝑑𝑦

𝑑𝑥

𝑑𝑦

𝑑𝑥 = - y

2.

𝑑𝑧

𝑑𝑥

𝑑𝑦

𝑑𝑥 +

𝑦

𝑥 =

𝑦2

𝑥

- y2.

𝑑𝑧

𝑑𝑥 +

𝑦

𝑥 =

𝑦2

𝑥

: - y2

𝑑𝑧

𝑑𝑥 -

1

𝑥 𝑦−1 = −

1

𝑥

𝑑𝑧

𝑑𝑥 -

1

𝑥− 𝑧 = −

1

𝑥 Persamaan Linier Orde Satu

P(x) = −1

𝑥 ; Q(x) = −

1

𝑥

solusi umum:

𝑒 1 – n P x dx z = (1 – n) Q(x) 𝑒 1 – n P x dx 𝑑𝑥 + C

1

𝑥 z = −

1

𝑥

1

𝑥 𝑑𝑥 + C

1

𝑥 z = 𝑥−1 + C

𝑧 =𝑥−1 + 𝐶

1𝑥

Maka, Solusi Umumnya adalah 1

𝑦 = 1 + Cx

3) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 + y = xy

3

P(x) = 1 ; Q(x) = xy3 ; n = 3

z = y-n+1

z = y-3+1

z = y-2

𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

1

𝑛−1

𝑑𝑧

𝑑𝑥

𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

1

−2

𝑑𝑧

𝑑𝑥

Persamaan Diferensial Orde Satu

𝑑𝑧

𝑑𝑥 + (1 – n) z p(x) = (1 – n) Q(x)

Page 29: Modul persamaan diferensial 1

Page | 25

𝑑𝑧

𝑑𝑥 + -2y

-2 = -2x

Solusi Umum:

𝑒 1 – n P x dx z = (1 – n) Q(x) 𝑒 1 – n P x dx 𝑑𝑥 + C

𝑒 −2 dx y-2

= −2x 𝑒 −2 dx 𝑑𝑥

−2𝑥 𝑦−2 = 4x2dx

−2𝑥 𝑦−2 = 4

3𝑥3 + k

x 3

−6𝑥 𝑦−2 = 4𝑥3 + 3k

6𝑥 𝑦−2 + 4𝑥3 = C

Maka, Solusi umumnya adalah 6𝑥 𝑦−2 + 4𝑥3 = C ; C =3k

Page 30: Modul persamaan diferensial 1

Page | 26

10.1. Pengertian

Soal Nilai Awal merupakan suatu persamaan diferensial bersama dengan kondisi-

kondisi tambahan terhadap fungsi yang dicari dan turunannya yang semuanya diberikan

pada nilai variable independen yang sama. Masalah Nilai awal adalah mencari solusi

khusus dari kondisi awal. Solusi khusus adalah ketika persamaan diferensial hanya

memiliki satu solusi saja. Misalnya (y’)4 + y

2 = 0. Persamaan ini hanya memiliki satu

solusi yaitu y = 0. Dan tidak mengandung nilai C

10.2. Contoh Soal dan Pembahasan

Tentukan solusi umum dan solusi khusus persamaan diferensial dibawah ini!

1) 3x2 + (2y - 1) dy = 0, dimana y=2

2) xy3 dx + (2y + 1) x

2 dy = 0, dimana y=10

Pembahasan:

1) 3x2 + (2y - 1) dy = 0, dimana y=2

3x2 + (2y − 1) dy = 0

x3 + y

2 + y = C Solusi Umum

x3 + (2)

2 + 2 = C

x3 = -6 Solusi Khusus

2) xy3 dx + (2y + 1) x

2 dy = 0, dimana y=10

xy3 dx + (2y + 1) x

2 dy = 0

: y3

x2

𝑥

𝑥2 dx + (2y + 1)

𝑦3 dy = 0

𝑥

𝑥2 dx +

(2y + 1)

𝑦3 dy = 0

𝐿𝑛 𝑥 + 2y + 1 𝐿𝑛 𝑦3 = 𝐶 Solusi Umum

𝐿𝑛 𝑥 + 21 𝐿𝑛 1000 = 𝐶

𝐿𝑛 𝑥 = −145 Solusi Khusus

BAB 10

Page 31: Modul persamaan diferensial 1

Page | 27

Tentukan orde dan carilah persamaan diferensial dari:

1) y 𝑑2𝑥

𝑑𝑦2 = y2 + 1

2) y 𝑑𝑥

𝑑𝑦

2

= x2 + 1

3) s 𝑑2𝑡

𝑑𝑠2 + s t

𝑑𝑠

𝑑𝑡 = s

4) 𝑦" + 3𝑦 − 𝑥𝑦 = 0

5) 𝑥𝑦′ + 3𝑦 𝑠𝑖𝑛𝑥 + 2 = 0

Manakah diantara persamaan diferensial berikut yang merupakan persamaan diferensial

variable terpisah?

6) (x2 – y

2) 𝑦′ + xy = 0

7) (x2 y

2 – y

2) 𝑦′ + x = 0

8) (x sin y – x2) 𝑦′ + cos x = 0

9) (x sin y – xy) 𝑦′ + (x2 + 1) y = 0

10) xy 𝑦′ + x2 + 1= 0

Tentukan solusi persamaan diferensial variable terpish dengan mereduksinya!

11) (x2 – 1) 𝑦′ + y

2 + 1 = 0

12) (1 + 2y) 𝑑𝑥 + (x – 4) dy = 0

13) xy dx + (1 + x2) dy = 0

14) (xy + x) dx + (xy – y) dy = 0

15) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

4𝑦

𝑥𝑦−3𝑥

Page 32: Modul persamaan diferensial 1

Page | 28

Buktikan bahwa persamaan di bawah ini adalah persamaan diferensial homogeny kemudian,

carilah solusi umumnya!

16) 2xy dy = (x2 – y

2) dx

17) x sin 𝑦

𝑥 (y dx + x dy) + y cos

𝑦

𝑥 (x dy – y dx) = 0

18) (x2 – 2y

2) dy – 2xy dx = 0

19) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

𝑥+𝑦

𝑥

20) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

4𝑦−3𝑥

2𝑥−𝑦

Tentukan solusi umum dari persamaan diferensial tak homogeny dibawah ini!

21) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

6𝑥−2𝑦−7

2𝑥+3𝑦−6

22) 𝑑𝑦

𝑑𝑥 =

1−2𝑦−4𝑥

1+𝑦+2𝑥

23) (2x – 3y +5) dx + (24y – 8x – 40) dy = 0

24) (x – 5y +2) dx + (2x – 10x – 4) dy = 0

25) (2x – 5y +2) dx + (10y – 4x – 4) dy = 0

Tunjukkan bahwa PD berikut eksak dan tentukan selesaian umumnya!

26) (x+2y)dx + (y2+2x)dy = 0

27) 2y(x-y)dx + x(x-4y)dy = 0

28) (xsiny-y2)dy – cosy dx = 0

29) (3+y+2y2sin

2x)dx – (ysin2x-2xy-x)dy = 0

30) xcos(xy)dy + (2x+ycos(xy))dx = 0

Tunjukkan bahwa fungsi yang diberikan adalah suatu faktor integrasi dan selesaikan

PD nya:

31) 2ydx+xdy = 0, x

32) sinydx+cosydy=0, 1/x2

33) y2dx+(1+xy)dy=0, e

xy

34) 2dx-ey-x

dy = 0

35) (y+1)dx-(x+1)dy = 0

Page 33: Modul persamaan diferensial 1

Page | 29

Selesaikan PD linier orde satu!

36) y’+(2x-1)y = xy2+(x-1)

37) y’+(2x4-1/x))y = x

3y

2+x

5

38) y’-2y/x = -y2/x+x

2

39) y’+(2-1/x)y = y2-2/x

40) y’+2y+y2=0.

Tentukan Solusi Umum dari PD Bernoulli!

41) y’ + y = xy3

42) y’ = y (1 + xy)

43) y - 𝑥

2 y’ = 𝑦

44) 2xyy’ + y2 = x

45) Y’ – y = xy6

Tentukan Solusi khusus dari persamaan diferensial dibawah ini!

46) y'(t) = 3y + 5 , y(0) =1

47) y'(t) = ty +1 , y(0) = 0

48) y'= z, z'= -y , y(0) =1, z(0) = 0

49) y'(t) = −1

1+ 𝑦2 , y(0) =1

50) y” + 5y’ + 6y = 0, y(0) = 1

Page 34: Modul persamaan diferensial 1

Lampiran

Page 35: Modul persamaan diferensial 1

Basic Forms

(1)

(2)

(3)

(4)

Integrals of Rational Functions

(5)

(6)

(7)

(8)

Page 36: Modul persamaan diferensial 1

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

Integrals with Roots

(17)

Page 37: Modul persamaan diferensial 1

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

Page 38: Modul persamaan diferensial 1

(27)

(28

)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

Page 39: Modul persamaan diferensial 1

(36)

(37

)

(38)

(39)

(40)

(41)

Integrals with Logarithms

(42)

(43)

Page 40: Modul persamaan diferensial 1

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51

)

(52)

Page 41: Modul persamaan diferensial 1

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

Integrals with Exponentials

(58)

(59)

erf where erf

(60)

(61)

Page 42: Modul persamaan diferensial 1

(62)

(63)

(64)

(65)

d

(66)

where d

(67)

erf

(68)

erf

(69)

(70)

erf

Page 43: Modul persamaan diferensial 1

Integrals with Trigonometric Functions

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

Page 44: Modul persamaan diferensial 1

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

Page 45: Modul persamaan diferensial 1

(88)

(89)

(90)

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

Page 46: Modul persamaan diferensial 1

(97)

(98)

(99)

(100)

(101)

Products of Trigonometric Functions and Monomials

(102)

(103)

(104)

(105)

Page 47: Modul persamaan diferensial 1

(106)

(107)

(108)

(109)

(110)

(111)

(112)

(113)

(114)

Page 48: Modul persamaan diferensial 1

(115)

(116)

Products of Trigonometric Functions and Exponentials

(117)

(118)

(119)

(120)

(121)

(122)

Integrals of Hyperbolic Functions

Page 49: Modul persamaan diferensial 1

(123)

(124)

(125)

(126)

(127)

(128)

(129)

(130)

Page 50: Modul persamaan diferensial 1

(131)

(132)

(133)

(134)

Page 51: Modul persamaan diferensial 1

- D -

SM. Nababan.2005.Persamaan Diferensial Biasa (Edisi Satu). Jakarta:Universitas Terbuka

Finizio and Ladas. 1988.Persamaan Diferensial Biasa dengan Penerapan Modern (Edisi

Kedua).Jakarta:Erlangga

Schaum’s.2007.Persamaan Diferensial (Edisi Ketiga).Jakarta: Erlangga

Varberg, Purcell, Rigdom.2003.Kalkulus Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Sitanggang, Curmentyna.2003.Kamus Matematuka (Cetakan ketiga).Jakarta:Balai Pustaka

Soal Ujian Tenga Semester (UTS).2012.Persamaan Diferensial 1.Jakarta.Universitas

Indraprasta PGRI

http://uuniquee.files.wordpress.com/2010/09/persamaan_differensial_-_dr-_st-

_budi_waluya.pdf

http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._MATEMATIKA/195804011985031-

ASEP_SYARIF_HIDAYAT/PERSAMAAN_DIFERENSIAL_I.pdf

http://math.ipb.ac.id/~files/tpb/9PersamaanDiferensialPrint_Mhs.pdf

http://alifis.files.wordpress.com/2009/09/bab-v-masalah-nilai-awal-persamaan-diferensial.pdf

http://dora.student.fkip.uns.ac.id/uncategorized/tutorial-maple-persamaan-differensial-

differential-equations/

http://staff.ui.ac.id/internal/131611668/material/mod-02.pdf