persiapan kalkulus ui

15

Click here to load reader

Upload: sulistina-afriyani

Post on 03-Aug-2015

113 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Persiapan Kalkulus Ui

BUKU RANCANGAN PENGAJARAN

Mata Ajaran

Kalkulus II

Disusun oleh:

Kasiyah M Junus Heru Suhartanto

Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia

Agustus 2008

Page 2: Persiapan Kalkulus Ui

INFORMASI UMUM

Nama mata ajar : Kalkulus II

Kode mata ajar : IKI 20081

Diberikan pada : Semester ke 3

Jumlah sks : 3 tatap muka

Jenis sks : 3 x 50 menit tatap muka,

50 menit tutorial,

100 menit latihan mandiri

Prasyarat : Kalkulus I

Kaitan dengan mata ajar lain : Persamaan Diferensial

Grafika Komputer

Pengolahan Citra

Teori Informasi

Dosen : 1. Kasiyah M Junus

[email protected]

Ruang 1226

HP: 08 383 955 355

2. Wisnu Jatmiko, PhD

Asisten :

Bagan keterkaitan dengan mata ajar lain Kalkulus I�Kalkulus II Persamaan Differensial – KI Grafika Komputer – TPL Pengolahan Citra – TPL / KI Penjelasan umum

Kalkulus merupakan bagian matematika yang mempelajari gerak dan

perubahan, hal ini yang membedakannya dengan Aljabar. Pertama kali

Page 3: Persiapan Kalkulus Ui

dipelajari orang secara intensif pada abad 17 untuk menjawab masalah-

masalah laju perubahan dan luas daerah diantara kurva.

Dua masalah yang menjadi akar perkembangan Kalkulus adalah masalah garis

singgung dan luas. Pembahasan kedua masalah tersebut berkembang ke dalam

dua cabang Kalkulus yaitu Kalkulus Deferensial dan Kalkulus Integral.

Mata ajaran Kalulus di Fasilkom diberikan dalam dua semester berturut-turut.

Materi dasar Kalkulus I adalah fungsi nyata dengan satu perubah bebas. Sedang

pada mata ajar Kalkulus II, dibahas turunan parsial dan integral lipat unuk

fungsi-fungsi dengan lebih dari satu perubah bebas. Kalkulus II juga mencakup

fungsi bernilai vektor dan barisan dan deret yang merupakan fungsi dengan

domain bilangan asli. Pada pembahasan deret, penekanan pada bagaimana

menyajikan fungsi-fungsi tertentu dengan deret Taylor dan McLaurin. Deret

Fourier diberikan untuk membekali mahasiswa dalam mengambil mata ajar lain

terkait. Irisan kerucut pada bidang juga menjadi salah satu topik di Kalkulus II,

disamping mengenalkan berbagai sistem koordinat.

Sebagaimana tujuan pemelajaran Matematika secara umum, mata ajar ini

membekali mahasiswa dengan berbagai metode penyelesaian masalah dan

mengenalkan pada penalaran matematis. Oleh karena itu, mata ajar ini

menuntut keterlibatan aktif mahasiswa.

Untuk membantu mahasiswa fokus pada topik pemelajaran, pada setiap sesi

pemelajaran, mahasiswa dilibatkan antara lain dengan mengerjakan lembar-

lembar kerja. Pertanyaan-pertanyaan pada lembar kerja disusun sedemikian

rupa sehingga membantu mahasiswa dalam mengkonstruksi pengetahuannya.

Lembar kerja menpunyai fungsi-fungsi penting lain, seperti internalisasi,

latihan, evaluasi, dan membantu mahasiswa dalammembuat catatan kuliah.

Petunjuk umum pemelajaran

Page 4: Persiapan Kalkulus Ui

Dalam setiap sesi pemelajaran, mahasiswa diharuskan membawa lembar kerja

yang sesuai. Mahasiswa diharapkan untuk terlibat aktif, mengerjakan tugas

pada lembar kerja yang sesuai dengan sequence. Dalam mengerjakan tugas

rumah, mahasiswa diperkenankan untuk bekerja sama, tidak diperkenankan

menyalin buta. Kerja sama akan memperkaya wawasan.

Page 5: Persiapan Kalkulus Ui

Sasaran Pemelajaran

Dalam Kalkulus, mahasiswa tidak hanya mempelajari bagaimana menghitung

dengan angka-angka, bagaimana menyederhanakan ekspresi aljabar,

menghitung dengan perubah, bernalar tentang titik dan kurva serta

mengenalkan konsep-konsep baru dengan lebih mendalam.

Setelah mengikuti kuliah Kalkulus II, mahasiswa diharapkan memiliki

keterampilan dalam menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan deret tak

hingga, irisan kerucut, penurunan dan pengintegralan fungsi dengan dua atau

lebih perubah bebas, dan fungsi bernilai vektor. Secara lebih rinci, sasaran

pemelajaran terminal adalah sebagai berikut.

Sasaran Pemelajaran Terminal:

Setelah mengikuti mata ajaran ini diharapkan mahasiswa mempunyai

kemampuan sebagai berikut.

1. Mahasiswa mampu menyajikan beberapa fungsi dalam suku banyak dan

menghitung kesalahan atas pemenggalan suku banyak tersebut secara

tepat.

2. Mahasiswa mampu menyelesaikan masalah yang dapat dimodelkan dalam

deret.

3. Mahasiswa mampu mengidentifikasi berbagai bentuk geometri dari

persamaan kuadratnya.

4. Mahasiswa mampu menyajikan fungsi sederhana dalam bebagai sistem

koordinat.

5. Jika menemui masalah yang terkait dengan fungsi perubah banyak,

mahasiswa dapat menggunakan konsep turunan dan integral lipat untuk

menyelesaikannya.

Sasaran Pemelajaran Penunjang

1. Jika diberikan barisan-barisan tak hingga, mahasiswa dapat menguji

konvergensinya.

Page 6: Persiapan Kalkulus Ui

2. Mahasiswa dapat menyusun diagram alur uji konvergensi deret positif,

dan mampu menerapkannya untuk deret-deret sederhana.

3. Jika diberikan fungsi sederhana, mahasiswa mampu menyajikannya

dalam suku banyak Taylor dan deret McLaurin, dan mampu menentukan

interval konvergensinya.

4. Mahasiswa mampu menerapkan deret-deret tertentu untuk

menyelesaikan masalah terkait sederhana.

6. Mahasiswa mampu mengidentifikasi sifat-sifat irisan kerucut dua

dimensi, dan menggambar grafiknya jika persamaan diberikan.

7. Mahasiswa mampu mengaitkan representasi grafik sederhana ke dalam

berbagai system koordinat dan konversi dari satu

8. Mahasiswa mampu menjeaskan fungsi dalam bentuk polar, parametrik,

dan vektor.

9. Jika diberikan fungsi dengan beberapa perubah bebas, mahasiswa

mampu menjelaskan secara geometris turunan parsialnya terhadap salah

satu perubah.

10. Jika diberikan fungsi sederhana dengan beberapa bebas mahasiswa

mampu menghitung luas permukaan, dan volume benda yang grafik

fungsi tersebut dan bidang-bidang sejajar bidang koordinat.

11. Mahasiswa mampu menerapkan integral dengan koordinat kutub untuk

menyeesaikan masalah-masalah sederhana yang sesuai.

12. Jika diberikan fungsi dengan dua perubah bebas, mahasiswa mampu

menentukan domain naturalnya dan rangenya, menggambar grafiknya,

menentukan limit fungsi di suatu titik, dan menentukan kontinuitas di

suatu titik.

13. Jika diberikan fungsi dengan dua perubah bebas sederhana, mahasiswa

mampu meninterpretasikan secara geometris turunan parsialnya

terhadap salah satu perubah, dan menghitung turunan parsial di suatu

titik.

Page 7: Persiapan Kalkulus Ui

14. Jika diberikan fungsi dengan dua atau tiga perubah bebas, mahasiswa

mamahami prosedur penentuan integral lipat tertentu, dan

menerapkannya pada penghitungan sederhana.

15. Jika diberikan fungsi tertentu, mahasiswa dapat menghitung integral

dalam koordinat kutub.

Page 8: Persiapan Kalkulus Ui

Pokok Bahasan dan Sub Pokok Bahasan

No

Pokok Bahasan Subpokok bahasan

Rujukan pertemuan

1 Deret dan barisan tak hingga

1.1. Barisan tak hingga: penyaajian,

konvergensinya

1.2. Deret tak hingga: konvergensi

1.3. Test konvergensi deret positif

1.4. Deret pangkat

1.5. Deret ganti tanda: konvergensi absolute,

bersyarat

1.6. Deret dan suku banyak Taylor

1.7. Penyajian fungsi dengan deret

1.8. Deret-deret khusus: Deret Fourier

[1] chap 1, 2, 3,

4

2 Irisan kerucut 2.1. Geometri analitik dan irisan kerucut

2.2. lingkaran

2.3. parabola

2.4. ellips

2.5. hiperbola

2.6. translasi dan rotasi

[1] chap 5

3 Sistem koordinat 3.1. system koordinat Kertesius R2 dan R3

3.2. Sistem koordinat kutub, fungsi polar

3.3. Kalkulus dalam system koordinat kutub

3.4. Sistem koordinat tabung

3.5. Sistem koordinat bola

3.6. Konversi system koordinat

[1] chap 6, 7

4 Parametrisasi kurva bidang

8

Test taking strategy dan Ujian 1 9

4 Vektor pada bidang dan ruang

4.1. Vektor pada bidang dan ruang

4.2. Fungsi bernilai vektor

4.3. Persamaan garis dan bidang pada ruang

4.4. Kurvatur dan percepatan

[1] Chap 10

5 Penurunan parsial 5.1. Fungi perubah banyak

5.2. limit dan kontinuitas

[1] chap 11, 12

Page 9: Persiapan Kalkulus Ui

5.3. penurunan parsial

5.4. nilai maksimum dn minimum fungsi

perubah banyak

5.5. increament dan differentials

5.6. aturan rantai dan penurunan implicit

6 Integral lipat 6.1. Integral lipat dua pada daerah sederhana

6.2. Luas dan volume dengan integral lipat dua

6.3. Integral lipat dua pada koordinat kutub

6.4. integral lipat tiga

[1] chap 13, 14,

15

Rujukan

Utama [1] Vargerg, Dale; Edwin J. Purcell; Steven E. Rigdon. Calculus, 8th Edition, Prentice

Hall Inc, 2000

Penunjang

[2] Edwards, Henry C., Davis E Penney, Calculus with Analytic Geometry 5th Edition,

Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 1998

[3] Finney, Ross L., Maurice D. Weir; Frank R. Giordano (ed),Thomas’ Calculus,

Addison Wesley Publ. Co. 2001

Page 10: Persiapan Kalkulus Ui

BAB IV MATRIKS KEGIATAN Metode pembelajaran: 1. Kuliah Interaktif (KI) 2. Tutorial (T) 3. Diskusi Kelompok (DK) 4. Tugas Individu (TI) 5. Tugas Kelompok (TK) 6. Mengerjakan worksheet (WS) Sumber Pembelajaran 1. Buku Teks 2. Handout 3. Internet 4. Manual Matlab Media Instruksional 1. Whiteboard 2. OHP 3. Worksheet

Matriks Kegiatan Perkuliahan

Activity Matrix Sasaran

Pemelajaran

Metode Pemelajaran minggu Tanggal

Terminal Penunjang O L U

pokok Bahasan Media

1 KI WS KI Barisan: konvergensi 1

1 KI, WS WS, T

T Uji konvergensi barisan

2 KI, DK TK TI Deret 2

2, 3 KI, WS WS WS Uji konvergensi deret positif

3 KI, WS WS WS, TK Deret Taylor dan McLaurin

3

4 KI WS Quiz1 Deret Fourier 4

1

KI WS,

TI WS Irisan Kerucut: bentuk-

bentuk dan persamaan, essentrisitas

5

KI WS WS Irisan kerucut: dengan suku-xy

2 5

KI WS, TK

WS, Quiz2

Affine geometry 5

3 6 KI WS KI

WS KI Sistem koordinat

Page 11: Persiapan Kalkulus Ui

KI KI WS

WS Sistem koordinat 6

KI, WS KI WS Kakulus polar KI KI

WS TI Fungsi polar 7

KI, WS KI WS TK

TK Quiz3 Fungsi parametrik

UTS 8

KI KI WS

WS Fungsi bernilai vektor

6

KI WS WS Kurvatur 9

7 KI WS WS TI Limit KI, WS WS WS Limit, kontinuitas 10

KI, WS WS WS Differnsial dan increament

KI, WS WS WS Geometri Turunan parsial

11

KI, WS WS WS Turunan parsial KI, WS WS WS TK Maksimum minumum 12

KI, WS WS WS Aturan rantai dan Turunan implisit

KI, WS WS WS Integral lipat 2 13

KI, WS WS WS Aplikasi Integral lipat 2 KI, WS WS WS Integral lipat 3 dan

aplikasinya 14

KI, WS WS WS Integral lipat kood kutub 15

4

KI, WS WS WS Fungsi Densitas Normal

Page 12: Persiapan Kalkulus Ui

BAB V EVALUASI HASIL PEMELAJARAN

Bentuk/jenis instrumen

1. Tugas individu

2. Tugas Kelompok (laporan hasil diskusi)

3. Kuis (isian singkat, pilihan ganda, Benar/Salah)

4. Ujian Tertulis (essay, jawaban singkat, pilihan ganda, Benar/Salah)

Skema Penilaian Akhir

No Komponen Bobot

1. Tugas Individu/Kelompok (3-5) 5%

2. Kuis (2-3 kali) 20%

5. Ujian Tengah Semester 30%

6. Ujian Akhir Semester (komprehensip) 35%

Total 100%

Materi Ujian 1: Barisan dan Deret Materi Ujian 2: Irisan Kerucut, Sistem Koordinat, Vektor Materi Ujian 3: Penurunan Parsial, Integral Lipat Materi Ujian Akhir Semester: mencakup semua materi untuk Ujian 1, 2, 3

Kisi-kisi naskah Ujian 1, 2, dan 3

Ranah Kognitif Instrumen Jumlah soal bobot

K5 – K6 Extended response essay (membuat/ mengajukan prosedur penyelesaian, mengaitkan bebera -pa sifat penting, memformulasikan rumus untuk menyelesaiakan masalah yang diberikan, menentukan prosedur yang paling efektif)

3-4 50%

K4 Restricted response essay (menerapkan prosedur, analisis

2-4 30%

Page 13: Persiapan Kalkulus Ui

sifat-sifat sederhana)

K3 Pilihan ganda, BENAR/SALAH

dengan alasan, isian singkat

5-10 20%

Jumlah 10-18 100%

Kisi-kisi naskah Ujian Sumatif

Ranah Kognitif Instrumen Jumlah soal bobot

K6 Extended response essay (memilih/ menilai prosedur-prosedur penyelesaian, memberi argumentasi)

1-3 20%

K6 Restricted response essay (menghitung, mengidentifikasi, mengklasifikasi)

8-10 40%

K5 Pilihan ganda, BENAR/SALAH

(dengan alasan), isian singkat

10-15 40%

Jumlah 10-16 100%

Page 14: Persiapan Kalkulus Ui

BAB VI CONTOH SOAL UJIAN Waktu : 90 menit

Sifat : closed book, tanpa kalkulator, open Worksheets

Dosen : Kasiyah M. Junus

Petunjuk:

• Baca baik-baik soal dan bobot nilainya. Ketelitian amat diperlukan.

• Manfaatkan waktu dengan baik.

• Pergunakan sifat-sifat penting yang mempermudah perhitungan /evaluasi.

• Nilai nol diberikan pada mahasiswa yang melakukan kecurangan.

• JAWABAN langsung ditulis di LEMBAR SOAL.

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan singkat. Perhatikan bobot nilainya.

1. [Bobot 5] Jelaskanlah titik manakah dari parabola yang paling dekat ke garis direktriknya? Jawab:

2. [Bobot 10] Apakah r1(t) = (cost, sint) dan r2(t) =(cos 2t, sin 2t) menyajikan

kurva yang sama? Berikan alasanmu. Jawab: Alasan:

3. [Bobot 15] Untuk nilai-nilai k berapakah irisan kerucut 2x2 + 3y2 +4x –12 y = k terdegenerasi? Identifikasi bentuk grafiknya untuk setiap kasus Jawab:

4. [Bobot 10] Diketahui bahwa essentrisitas bumi adalah 0.017. Hitunglah rasio

b/a yaitu hasil bagi semi sumbu minor terhadap semi sumbu mayor. Jawab:

Page 15: Persiapan Kalkulus Ui

5. [bobot 10] Buatlah sketsa kurva parametrik x = t5 + 5, y = 4t5 –5 Jawab

6. [Bobot 10] Diberikan kurva polar r + 3 = 4 sin(5t). Tentukan persamaan

vektornya. Jawab:

7. [bobot 15] Misalkan sebuah partikel bergerak sepanjang helix

r(t) = cost i + sint j + 2t k, z menyajikan ketinggian dari permukaan tanah. a .Apakah partikel pernah bergerak turun? Kapan? b. Kapan partikel mencapai 10 unit di atas tanah? c. Berapa kecepatannya ketika benda berada 10 unit di atas permukaan tanah?

8. [bobot 15] Hitunglah luas oval limacon r = 4 + 2 cos t.

2

4

6

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

180 0

Jawab:

9. [Bobot 15] (a). Hitunglah kurvatur irisan kerucut r = 3 cos t di titik tertinggi. (b).Tentukan persamaan irisan kerucut yang bentuknya sama dan pusatnya juga sama, tetapi di titik tertingginya kurvaturnya setengah dari jawaban di (a). Jawab: