pembahasan soal osn guru matematika sma 2013 tingkat kabupaten kota
TRANSCRIPT
z
Pembahasan Soal
OSN Guru 2013 OLIMPIADE SAINS NASIONAL KHUSUS GURU MATEMATIKA SMA
OSN Guru Matematika SMA (Olimpiade Sains Nasional Tingkat Kabupaten/Kota)
Disusun oleh:
Pak Anang
Halaman 2 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
PEMBAHASAN SOAL
OLIMPIADE GURU MATEMATIKA SMA
TINGKAT KABUPATEN/KOTA JUNI 2013
By Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
1. Seorang guru Matematika kelas XII sedang merencanakan pembelajaran materi panjang proyeksi vektor ortogonal. Agar siswa dapat memahami pentingnya materi tersebut, guru itu memikirkan bagaimana lintasan belajarnya. Tuliskan lintasan belajar (urutan proses pembelajaran) sebelum menurunkan panjang proyeksi vektor ortogonal. Pembahasan: Lintasan belajar menurunkan panjang proyeksi vektor ortogonal: (1) Mengingatkan kembali panjang proyeksi vektor ortogonal adalah tentang perbandingan
trigonometri dan berkaitan dengan sudut antara dua vektor yang sudah terlebih dahulu dibahas di bab sebelumnya.
(2) Menggambar dua vektor, misalnya, οΏ½βοΏ½ = ππββββ β dan π£ = ππ ββββ β, untuk menentukan panjang proyeksi vektor ortogonal dari οΏ½βοΏ½ pada π£ .
(3) Mendiskusikan bagaimana menentukan proyeksi vektor ortogonal adalah dengan menentukan proyeksi sebuah titik pada vektor adalah menentukan proyeksi titik π pada vektor π£ , yaitu titik π, dengan menarik garis yang melalui π dan tegak lurus π£ sehingga akan berpotongan di S.
(4) Menghubungkan konsep sudut antara dua vektor, cos π =οΏ½βοΏ½ βοΏ½βοΏ½
|οΏ½βοΏ½ ||οΏ½βοΏ½ |, dan mengingatkan
kembali bahwa cos π juga merupakan perbandingan sisi segitiga siku-siku πππ, yang merupakan cikal bakal untuk menentukan panjang proyeksi vektor ortogonal, yaitu
panjang ruas garis ππββ ββ .
π£
π
π π π
οΏ½βοΏ½
ππππ¦ οΏ½βοΏ½ ππππ π£
π£
π
π π
οΏ½βοΏ½
Halaman 3 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
2. Untuk mencapai tujuan pembelajaran βSiswa dapat menentukan suku ke-n suatu barisan aritmetikaβ, pak Amin menyusun sebuah bahan ajar (LKS) dengan menggunakan pembelajaran teori konstruktivime. Tuliskan langkah-langkah untuk menentukan suku ke-n dengan bahan ajar tersebut. Pembahasan:
LEMBAR KERJA SISWA Tujuan : Siswa dapat menentukan suku ke-n suatu barisan aritmetika. Prasyarat : Siswa mempunyai kompetensi barisan bilangan. Siswa mempunyai kompetensi penyelesaian persamaan linear dua variabel. Barisan Aritmetika Perhatikan barisan bilangan di bawah ini, dan tentukan 3 suku berikutnya: (a) 2, 4, 6, 8, ......, ......, ...... (b) 65, 60, 55, 50, ......, ....., ......
(c) β3, 2β3, 3β3, 4β3, ......, ......, ......
Untuk barisan bilangan (a) π2 β π1 = ....... π3 β π2 = ....... π4 β π3 = ....... Apabila selisih dari dua suku yang berdekatan ini selalu tetap atau bernilai sama, maka selisih tetap ini disebut dengan beda barisan bilangan. Pada barisan bilangan (a) beda = ...... Pada barisan bilangan (b) beda = ...... Pada barisan bilangan (c) beda = ...... Definisi Barisan Aritmetika Barisan bilangan π1, π2, π3, π4, β¦ , ππ disebut barisan aritmetika jika π2 β π1 = π3 β π2 = π4 β π3 = .............= ππ β ππβ1 = bilangan tetap π. Bilangan tetap π disebut beda dari barisan aritmetika. Berikut ini kalian akan menurunkan rumus suku ke-n, ππ adalah barisan aritmetika. Misalkan π1, π2, π3, π4, β¦ , ππ adalah barisan aritmetika dengan beda π, maka: π1 = π π2 β π1 = π β π2 = π1 + π = π + π π3 β π2 = π β π3 = π2 + π = ...... + ...... + ...... = .......... π3 β π2 = π β π3 = ...... + π = ...... + ...... + ...... = .......... Coba kalian amati π1, π2, π3, dan π4, bagaimana pola π2, π3, π4 jika dibandingkan dengan π1. Dengan demikian untuk suku ke-n, ππ = ...... + ...... = ..........
Rumus suku ke-n barisan aritmetika adalah ππ = .......... + ...............
Halaman 4 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
3. Pada suatu tes salah satu soalnya adalah sebagai berikut:
βBentuk β3 + β13 + 4β3 dapat disederhanakan menjadi π + βπ bentuk dimana π dan π
masing-masing merupakan bilangan bulat. Nilai π + π adalah ....β Skor total untuk jawaban tersebut adalah 6. Berdasarkan soal di atas tuliskan pedoman penskorannya! Pembahasan:
β3 + β13 + 4β3 = β3 + β13 + 2β12 .β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.(1)
= β3 + β(12 + 1) + 2β(12 Γ 1)
= β3 + β12 + β1 . .β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..(1)
= β4 + β12 . .β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..(1)
= β4 + 2β3 . .β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..(1)
= β(3 + 1) + 2β(3 Γ 1)
= β3 + β1 .β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.(1)
= β3 + 1 .β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..β¦β¦β¦β¦β¦β¦.(1)
Pedoman penskoran:
1. Mengubah bentuk akar 4β3 menjadi 2β12. (1 poin)
2. Menyederhanakan bentuk β13 + 2β12 menjadi β12 + β1. (1 poin)
3. Menjumlahkan 3 + β1 menjadi 4. (1 poin)
4. Mengubah bentuk akar β12 menjadi 2β3(1 poin)
5. Menyederhanakan bentuk β4 + 2β3 menjadi β3 + β1. (1 poin)
6. Mengubah bentuk β3 + β1 menjadi bentuk sederhana β3 + 1. (1 poin)
Total skor maksimal: 6 poin.
Halaman 5 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
4. Nilai dari 1
1+
1
1 + 2+
1
1 + 2 + 3+
1
1 + 2 + 3 + 4+ β¦ +
1
1 + 2 + 3 + 4 + β¦ + 2013
adalah .... Pembahasan: Bentuk tersebut bisa dituliskan menjadi:
β1
π(π + 1)2
2013
π=1
= β2
π(π + 1)
2013
π=1
Perhatikan bentuk 2
π(π+1) bisa dijabarkan menggunakan pecahan parsial menjadi:
2
π(π + 1)=
π΄
π+
π΅
(π + 1)
β2
π(π + 1)=
π΄(π + 1) + π΅π
π(π + 1)
β2
π(π + 1)=
(π΄ + π΅)π + π΄
π(π + 1)
Dengan kesamaan aljabar diperoleh:
π΄ = 2 dan π΄ + π΅ = 0 β π΅ = β2 Sehingga,
2
π(π + 1)=
2
πβ
2
(π + 1)= 2 (
1
πβ
1
(π + 1))
Jadi,
β2
π(π + 1)
2013
π=1
= β 2(1
πβ
1
(π + 1))
2013
π=1
= 2 β β (1
πβ
1
(π + 1))
2013
π=1
= 2 β [(1
1β
1
2) + (
1
2β
1
3) + (
1
3β
1
4) + β¦ + (
1
2012β
1
2013) + (
1
2013β
1
2014)]
= 2 β (1
1β
1
2014)
= 2 β (2013
2014)
=4026
2014
Jadi, 1
1+
1
1 + 2+
1
1 + 2 + 3+
1
1 + 2 + 3 + 4+ β¦ +
1
1 + 2 + 3 + 4 + β¦ + 2013=
4026
2014
Halaman 6 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
5. Panjang sisi-sisi suatu segitiga siku-siku adalah bilangan asli. Jika panjang salah satu sisi dari dua sisi yang saling tegak lurus adalah 8, maka luas terbesar yang mungkin dari segitiga tersebut adalah .... Pembahasan:
Perhatikan sketsa segitiga siku-siku di samping! Pada segitiga siku-siku berlaku: π2 + π2 = π2 π + π > π π > π dan π > π
Panjang salah satu sisi tegak lurus βπ΄π΅πΆ adalah 8. Misal π = 8, maka pada segitiga berlaku:
π2 + π2 = π2 β (π2 β π2) = 64 dan π + π > π β (π β π) < 8π > π β (π β π) > 0
} 0 < (π β π) < 8
Akibatnya 0 < (π β π) < 8 β 0 < (π β π)(π + π) < 8(π + π)
β 0 < π2 β π2 < 8(π + π)
β 0 < 64 < 8(π + π)
β 0 < 8 < (π + π)
Sehingga diperoleh (π + π) > 8 Dari (π + π) > 8 dan (π β π) < 8 dan (π + π)(π β π) = 64, Jadi, diperoleh kesimpulan bahwa (π + π) dan (π β π) faktor dari 64. Sehingga kemungkinan nilai (π + π) dan (π β π) adalah sebagai berikut:
No (π + π) (π β π) (π + π)(π β π) Keterangan
(1) 64 1 64 Memenuhi
(2) 32 2 64 Memenuhi
(3) 16 4 64 Memenuhi
(4) 8 8 64 Tidak memenuhi
Dari (1) diperoleh:
π + π = 64π β π = 1
2π = 65
π =65
2
Karena π bukan bilangan asli, maka kombinasi nilai (π + π) dan (π β π) ini tidak memenuhi.
Dari (2) diperoleh: π + π = 32π β π = 2
2π = 34π = 17 β 17 + π = 32
β π = 15
Jadi luas segitiga π΄π΅πΆ adalah:
πΏβπ΄π΅πΆ =1
2ππ
=1
2β 8 β 15
= 60
Dari (3) diperoleh: π + π = 16π β π = 4
2π = 20π = 10 β 10 + π = 16
β π = 6
Jadi luas segitiga π΄π΅πΆ adalah:
πΏβπ΄π΅πΆ =1
2ππ
=1
2β 8 β 6
= 24
B
A C
π π
π
Jadi jelas bahwa luas maksimum segitiga tersebut adalah 60.
Halaman 7 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
6. Diberikan π(π₯) = π₯2 + 4. Misalkan π₯ dan π¦ adalah bilangan-bilangan real positif yang memenuhi π(π₯π¦) + π(π¦ β π₯) = π(π¦ + π₯). Nilai minimum dari π₯ + π¦ adalah .... Pembahasan: π(π₯) = π₯2 + 4, sehingga diperoleh
π(π₯π¦) + π(π¦ β π₯) = π(π¦ + π₯)
β (π₯π¦)2 + 4 + (π¦ β π₯)2 + 4 = (π¦ + π₯)2 + 4
β π₯2π¦2 + 4 + π¦2 β 2π₯π¦ + π₯2 + 4 = π¦2 + 2π₯π¦ + π₯2 + 4
β π₯2π¦2 + 4 β 2π₯π¦ = 2π₯π¦
β π₯2π¦2 β 4π₯π¦ + 4 = 0
β (π₯π¦)2 β 4π₯π¦ + 4 = 0
β (π₯π¦ β 2)2 = 0β π₯π¦ β 2 = 0β π₯π¦ = 2
Ingat untuk sebarang bilangan-bilangan real positif π₯1, π₯2, β¦ , π₯π berlaku:
π΄π β₯ πΊπ β₯ π»π dengan,
π΄π =π₯1 + π₯2 + β¦ + π₯π
π; πΊπ = βπ₯1 β π₯2 β β¦ β π₯π
π ; π»π =π
1π₯1
+1π₯2
+ β¦ +1π₯π
Dari teorema AM-GM dan π₯π¦ = 2 diperoleh:
π΄π β₯ πΊπ
βπ₯ + π¦
2β₯ βπ₯π¦
β π₯ + π¦ β₯ 2βπ₯π¦
β π₯ + π¦ β₯ 2β2
Jadi, dengan mudah diperoleh nilai minimum dari π₯ + π¦ adalah 2β2.
Halaman 8 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
7. Diberikan limπ₯ββ
(1 +1
π₯)π₯
= π dan berlaku sifat limπ₯βπ
(π(π₯))π
= (limπ₯βπ
π(π₯))π.
Nilai dari limπ₯β0
(3π₯ + 1
π₯ + 1)
2π₯+23π₯
adalah β¦.
Pembahasan:
limπ₯β0
(3π₯ + 1
π₯ + 1)
2π₯+23π₯
= limπ₯β0
((π₯ + 1) + 2π₯
π₯ + 1)
2π₯+23π₯
= limπ₯β0
(π₯ + 1
π₯ + 1+
2π₯
π₯ + 1)
2π₯+23π₯
= limπ₯β0
(1 +2π₯
π₯ + 1)
43(π₯+12π₯
)
= limπ₯β0
(1 +2π₯
π₯ + 1)
43(
12π₯π₯+1
)
Tinjau nilai 2π₯
π₯ + 1 untuk π₯ β 0, maka
2π₯
π₯ + 1β 0.
Sehingga, misal π¦ =2π₯
π₯ + 1, maka π¦ β 0
Sehingga,
limπ₯β0
(3π₯ + 1
π₯ + 1)
2π₯+23π₯
= limπ₯β0
(1 +2π₯
π₯ + 1)
43(
12π₯π₯+1
)
= lim2π₯π₯+1
β0
(1 +2π₯
π₯ + 1)
43(
12π₯π₯+1
)
= limπ¦β0
(1 + π¦)43(1π¦)
= limπ¦β0
((1 + π¦)1π¦)
43
= (limπ¦β0
(1 + π¦)1π¦)
43
(Ingat limπ₯ββ
(1 +1
π₯)π₯
= limπ₯β0
(1 + π₯)1π₯ = π)
= π43
Jadi nilai dari limπ₯β0
(3π₯ + 1
π₯ + 1)
2π₯+23π₯
adalah π43 .
Halaman 9 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
8. Untuk menghabiskan sebungkus kacang secara bersama-sama, Aang dan Katara memerlukan waktu 15 menit. Sedangkan Katara dan Saka memerlukan waktu 12 menit. Adapun Aang dan Saka memerlukan waktu 20 menit. Banyak kacang yang dihabiskan oleh
Saka dalam waktu 5
2 jam adalah .... bungkus.
Pembahasan: Misal π£ adalah kecepatan makan kacang dengan satuan bungkus per menit. π‘ adalah waktu yang dibutuhkan dan π menyatakan jumlah bungkus kacang yang dihabiskan, maka hubungan antara π£, π‘, dan π bisa dinyatakan dalam persamaan:
π£ =π
π‘β π£π‘ = π
Aang dan Katara memerlukan waktu 15 menit untuk menghabiskan sebungkus kacang, bisa ditulis dalam model matematika sebagai berikut:
(π£π΄ + π£πΎ)15β² = 1 Katara dan Saka memerlukan waktu 12 menit untuk menghabiskan sebungkus kacang, bisa ditulis dalam model matematika sebagai berikut:
(π£πΎ + π£π)12β² = 1 Aang dan Saka memerlukan waktu 15 menit untuk menghabiskan sebungkus kacang, bisa ditulis dalam model matematika sebagai berikut:
(π£π΄ + π£π)20β² = 1
Ketiga persamaan membentuk sistem persamaan linear tiga variabel (SPLTV) yaitu: (π£π΄ + π£πΎ)15β² = 1 β 15β²π£π΄ + 15β²π£πΎ = 1(π£πΎ + π£π)12β² = 1 β 12β²π£πΎ + 12β²π£π = 1(π£π΄ + π£π)20β² = 1 β 20β²π£π΄ + 20β²π£π = 1
} β (15β² 15β² 00 12β² 12β²
20β² 0 20β²)(
π£π΄
π£πΎ
π£π
) = (111)
Dengan menggunakan metode Crammer (determinan matriks) untuk menyelesaian SPLTV tersebut sehingga dapat diperoleh kecepatan makan si Saka tiap menit sebagai berikut:
π£π =
|15 15 10 12 120 0 1
|
|15 15 00 12 1220 0 20
|
=240
7200=
1
30
Sehingga jumlah kacang yang dihabiskan oleh Saka dalam waktu 5
2 jam adalah:
π = π£π β π‘ =1
30β5
2(60β²) =
60
12= 5 bungkus
Jadi, dalam waktu 5
2 jam, Saka akan menghabiskan 5 bungkus kacang.
Halaman 10 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
9. Jika 20Β° = π, maka nilai sin 75Β°
sin 75Β° tan 10Β° + cos 75Β°β
1
cot 10Β° + tan75Β° adalah β¦.
(Nyatakan dalam π) Pembahasan: Ingat! Bentuk π sin π₯ + π cos π₯ = π cos(π₯ β π) dengan, π = βπ2 + π2 dan tan π =
π
π
Perhatikan bentuk sin 75Β° tan 10Β° + cos 75Β° bisa diubah menjadi π cos(π₯ β π),
dengan, π = βπ2 + π2 = βtan2 10Β° + 1 = βsec2 10Β° = sec 10Β°
dan tan π =tan 10Β°
1β π = 10Β°
Sehingga, sin 75Β° tan 10Β° + cos 75Β° = sec 10Β° cos(75Β° β 10Β°) = sec 10Β° cos 65Β°
sin 75Β°
sin 75Β° tan 10Β° + cos 75Β°β
1
cot 10Β° + tan 75Β°β
sin 75Β°
sec 10Β° cos 65Β°β
1
cos 10Β°sin 10Β°
+sin 75Β°cos 75Β°
βsin 75Β°
1cos 10Β°
cos 65Β°β
1
cos 75Β° cos 10Β° + sin 75Β° sin 10Β°cos 75Β° sin 10Β°
βsin 75Β° cos 10Β°
cos 65Β°β
cos 75Β° sin 10Β°
cos 75Β° cos 10Β° + sin 75Β° sin 10Β°
βsin 75Β° cos 10Β°
cos 65Β°β
cos 75Β° sin 10Β°
cos(75Β° β 10Β°)
βsin 75Β° cos 10Β°
cos 65Β°β
cos 75Β° sin 10Β°
cos 65Β°
βsin 75Β° cos 10Β° β cos 75Β° sin 10Β°
cos 65Β°
βsin(75Β° β 10Β°)
cos 65Β°
βsin 65Β°
cos 65Β°
β tan 65Β°
β tan1
2(90Β° + 40Β°)
β β1 β cos(90Β° + 40Β°)
1 + cos(90Β° + 40Β°)
β β1 + sin 40Β°
1 β sin 40Β°
β β1 + sin 40Β°
1 β sin 40Β°Γ
1 + sin 40Β°
1 + sin 40Β°
β β(1 + sin 40Β°)2
1 β sin2 40Β°
β β(1 + sin 40Β°)2
cos2 40Β°
β1 + sin 40Β°
cos 40Β°
β1 + sin 2π
cos 2π
Halaman 11 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
10. Jika |π₯| + π₯ + π¦ = 10 dan π₯ + |π¦| β π¦ = 12, maka π₯ + π¦ = .... Pembahasan:
|π₯| + π₯ + π¦ = 10 {π₯ + π₯ + π¦ = 10, untuk π₯ β₯ 0
βπ₯ + π₯ + π¦ = 10, untuk π₯ < 0
Sehingga dari persamaan |π₯| + π₯ + π¦ = 10 akan diperoleh persamaan sebagai berikut: (1) 2π₯ + π¦ = 10, untuk π₯ β₯ 0 (2) π¦ = 10, untuk π₯ < 0
π₯ + |π¦| β π¦ = 12 {π₯ + π¦ β π¦ = 12, untuk π¦ β₯ 0 π₯ β π¦ β π¦ = 12, untuk π¦ < 0
Sehingga dari persamaan π₯ + |π¦| β π¦ = 12 akan diperoleh persamaan sebagai berikut: (3) π₯ = 12, untuk π¦ β₯ 0 (4) π₯ β 2π¦ = 12, untuk π¦ < 0
Dari persamaan (1) dan (3) akan diperoleh:
π₯ = 12, untuk π¦ β₯ 0 β 2(12) + π¦ = 10β π¦ = β4
Karena jika π₯ = 12 maka nilai π¦ = β4 dan ini bertentangan dengan syarat π¦ β₯ 0, sehingga pasangan π₯ dan π¦ ini tidak memenuhi.
Dari persamaan (2) dan (3) akan diperoleh:
π¦ = 10, untuk π₯ < 0 β π₯ = 12, untuk π¦ β₯ 0 Karena jika π₯ = 12 dan ini bertentangan dengan syarat π₯ < 0, maka pasangan π₯ dan π¦ ini juga tidak memenuhi.
Dari persamaan (2) dan (4) akan diperoleh:
π¦ = 10, untuk π₯ < 0 β π₯ β 2(10) = 12β π₯ = 32
Karena jika π₯ = 12 menghasilkan nilai π¦ = β4 dan ini bertentangan dengan syarat π¦ β₯ 0, maka pasangan π₯ dan π¦ ini juga tidak memenuhi.
Dari persamaan (1) dan (4) akan diperoleh:
2π₯ + π¦ = 10, untuk π₯ β₯ 0 Γ 1 2π₯ + π¦ = 10π₯ β 2π¦ = 12, untuk π¦ < 0 Γ 2 2π₯ β 4π¦ = 24
5π¦ = β14
π¦ = β14
5
π¦ = β14
5β π₯ β 2(β
14
5) = 12
β π₯ =32
5
Karena untuk π₯ =32
5 dan π¦ = β
14
5 memenuhi π₯ β₯ 0 dan π¦ < 0, maka pasangan π₯ dan π¦
ini memenuhi.
Jadi nilai π₯ + π¦ =32
5+ (β
14
5) =
18
5
Halaman 12 dari 12
Pembahasan Soal Olimpiade Guru Matematika SMA 2013 by http://pak-anang.blogspot.com
Pembahasan soal OSN Guru Matematika SMA 2013 ini sangat mungkin jauh dari sempurna mengingat keterbatasan penulis. Saran, koreksi dan tanggapan sangat diharapkan demi perbaikan pembahasan soal OSN ini.
Untuk download pembahasan soal SNMPTN, UNAS, Olimpiade, dan rangkuman materi pelajaran serta soal-soal ujian yang lainnya, silahkan kunjungi http://pak-anang.blogspot.com.
Terima kasih.
Pak Anang.