plagiat merupakan tindakan tidak terpujipada makalah ini dibahas empat contoh konstruksi fraktal...
TRANSCRIPT
-
KONSTRUKSI FRAKTAL DALAM MATEMATIKA KLASIK
Makalah
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Matematika
Program Studi Matematika
Oleh:
Faida Fitria Fatma
NIM: 093114002
PROGRAM STUDI MATEMATIKA
JURUSAN MATEMATIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
Tuhan akan menyelesaikan bagiku! Ya Tuhan, kasih setia-Mu untuk selama-
lamanya; janganlah Kau tinggalkan perbuatan tangan-Mu. (Mazmur 138:8)
Percayakan pada Tuhan semua rencanamu, maka kau akan berhasil melaksanakannya.
(Amsal 16:3)
Karya ini saya persembahkan untuk:
Orang-orang terkasih: bapak Triyono, ibuk Fitantina, Rian dan Tiva
Orang-orang tersayang: Matematika 2009
Orang-orang terhebat: Keluarga besar Pakayumba
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa makalah yang saya tulis ini tidak
memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 21 Januari 2015
Penulis
Faida Fitria Fatma
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vi
ABSTRAK
Topik yang dibahas pada makalah ini adalah konstruksi fraktal pada matematika klasik. Fraktal adalah bangun geometri yang terdiri dari banyak bagian, dan tiap bagian merupakan tiruan dalam ukuran yang sama besar atau lebih kecil dari bentuk asli keseluruhannya. Jadi fraktal dapat dikatakan sebagai bangun geometri yang serupa dengan dirinya sendiri pada semua ukuran skala pembesarannya. Sebelum istilah fraktal ini dicetuskan oleh Benoit Mandelbrot, bangun seperti ini disebut kurva monster. Sifat bangun fraktal yang membedakannya dengan bangun yang lain adalah kesebangunan diri, detail tak hingga, dan konstruksinya diperoleh dengan proses rekursif. Pada makalah ini dibahas empat contoh konstruksi fraktal klasik, yaitu himpunan Cantor, segitiga Sierpinski, segitiga Pascal, dan kurva salju von Koch.
Himpunan Cantor, Segitiga Sierpinski, dan kurva salju von Koch merupakan contoh fraktal klasik yang setiap bagiannya merupakan pengulangan dari bangun semula. Konstruksinya mengulang proses sebelumnya. Sedangkan pada segitiga Pascal, fraktal akan nampak ketika diberikan warna pada sel-selnya sehingga akan terlihat keteraturan dan kesebangunan diri pada segitiga tersebut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vii
ABSTRACT
The topic covered in this paper is the construction of fractals in classical mathematics. Fractal is a geometry object consisting of many parts and each part is a copy of the same or smaller size than the origin. Fractal is a geometry object which is similar to itself at all scales. Before the term fractal was coined by Benoit Mandelbrot, these objects were called monster curves. The properties that make it different from other geometry objects are self-similarity, infinitely detail structure, and recursive construction process. This paper discusses four examples of classical fractal construction, namely Cantor set, Sierpinski triangle, Pascal triangle, and Koch snowflake curve.
Cantor set, Sierpinski triangle and Koch curve are some examples of classical fractals whose parts are repetition of the origin. The construction repeats the previous process. On Pascal triangle, the fractal will be seen when every cell is colored such that the regularity and self-similarity of the triangle emerge.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
viii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Faida Fitria Fatma
NIM : 093114002
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul:
Konstruksi Fraktal dalam Matematika Klasik
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma untuk menyimpan, mengalihkan ke
dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,
mendistribusikan secara terbatas, dan memublikasikan di internet atau media lain
untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan
royalti kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 21 Januari 2015
Yang menyatakan
Faida Fitria Fatma
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang selalu
memberikan hikmat dan selalu menyertai penulis sehingga mampu menyelesaikan
Tugas Akhir ini dengan lancar. Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memenuhi salah
satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan strata 1 (S1) dan memperoleh gelar
Sarjana Matematika pada Program Studi Matematika di Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta.
Penulis menyadari bahwa proses penulisan Tugas Akhir ini melibatkan
banyak pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Bapak Hartono, Ph.D, selaku Ketua Program Studi Matematika atas
dukungannya.
2. Ibu Lusia Krismiyati B., S.Si., M.Si., selaku Ketua Program Studi
Matematika dan Dosen Pembimbing Akademik tahun 2009 atas nasihat
dan dukungannya.
3. Prof. Dr. Frans Susilo, SJ, selaku dosen pembimbing yang telah sabar
dalam membimbing, memberikan pengetahuan dan saran kepada penulis
selama proses penulisan tugas akhir ini.
4. Bapak, Ibu, dan dosen-dosen yang telah memberikan pengetahuan,
didikan, bimbingan dan pendampingan selama proses perkuliahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
x
5. Kedua orang tua dan adik-adikku yang senantiasa memberikan doa dan
dukungan.
6. Keluarga kedua di Sleman, Uti, Pakde Mardi, Bude Susil, Mas Ade, Mas
Aming yang selalu memberikan dukungan. Terima kasih.
7. Sahabat kesayangan (Matematika) : Nana, Ochie, Etik, Jojo, Sekar, Er,
Dimas, Dwik, terima kasih untuk kebersamaannya. Kalian luar biasa.
8. Claudius Hans sebagai sahabat, teman, motivator penulis dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Sahabat terhebat (Pakayumba): Romo Fajar, Mas Hans, Winda, Mas
Deny, Intan, Ratih, Dimas, Mas Anggo, Hanna, Nico.
10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah terlibat
dalam proses penulisan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penulisan tugas akhir
ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran demi penyempurnaan
tugas akhir ini. Akhirnya, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Yogyakarata, 21 Januari 2015
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ........................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ....................................................... v
ABSTRAK .................................................................................................... vi
ABSTRACT .................................................................................................. vii
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH........... viii
KATA PENGANTAR .................................................................................. ix
DAFTAR ISI ................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................ 1
A. Latar Belakang Masalah ................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ............................................................................. 4
C. Batasan Masalah ............................................................................... 4
D. Tujuan Penulisan ............................................................................... 5
E. Manfaat Penulisan ............................................................................ 5
F. Metode Penulisan .............................................................................. 5
G. Sistematika Penulisan ....................................................................... 5
BAB II GEOMETRI FRAKTAL .................................................................. 7
A. Sejarah Geometri Fraktal .................................................................. 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xii
B. Kongruensi dan Segitiga ................................................................... 10
C. Kesebangunan Diri ............................................................................ 21
BAB III FRAKTAL DALAM MATEMATIKA KLASIK .......................... 22
A. Himpunan Cantor .............................................................................. 22
1. Georg Cantor ............................................................................... 22
2. Konstruksi Himpunan Cantor ..................................................... 24
B. Segitiga Sierpinski ............................................................................ 28
1. Waclaw Sierpinski ...................................................................... 28
2. Konstruksi Segitiga Sierpinski .................................................... 29
C. Segitiga Pascal .................................................................................. 37
1. Blaise Pascal ............................................................................... 37
2. Segitiga Pascal ............................................................................ 38
D. Kurva Salju Koch .............................................................................. 43
1. Helge von Koch .......................................................................... 43
2. Konstruksi Kurva Koch .............................................................. 43
BAB IV KESIMPULAN .............................................................................. 47
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Daun Pakis ................................................................................ 9
Gambar 2.2 Dua segitiga kongruen (SAS) .................................................... 11
Gambar 2.3 Dua segitiga kongruen (ASA) ................................................... 12
Gambar 2.4 Dua segitiga kongruen (AAS) ................................................... 13
Gambar 2.5 Segitiga samakaki dengan sudut-sudut alas yang kongruen ..... 14
Gambar 2.6 Garis memotong segitiga (1) ..................................................... 15
Gambar 2.7 Garis memotong segitiga (2) ..................................................... 16
Gambar 2.8 Garis memotong segitiga (3) ..................................................... 17
Gambar 2.9 Kesebangunan dua segitiga (AAA) ........................................... 19
Gambar 2.10 Kesebangunan dua segitiga (SAS) .......................................... 20
Gambar 3.1 Georg Cantor ............................................................................. 22
Gambar 3.2 Interval [0,1] .............................................................................. 24
Gambar 3.3 Langkah kedua konstruksi himpunan Cantor ............................ 24
Gambar 3.4 Langkah ketiga konstruksi himpunan Cantor ............................ 25
Gambar 3.5 Konstruksi himpunan Cantor .................................................... 25
Gambar 3.6 Waclaw Sierpinski .................................................................... 28
Gambar 3.7 Segitiga Samasisi sebagai dasar ................................................ 30
Gambar 3.8 Langkah pertama konstruksi segitiga Sierpinski ....................... 30
Gambar 3.9 Langkah kedua konstruksi segitiga Sierpinski .......................... 32
Gambar 3.10 Langkah ketiga konstruksi segitiga Sierpinski ........................ 33
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiv
Gambar 3.11 Segitiga Sierpinski................................................................... 33
Gambar 3.12 Blaise Pascal ............................................................................ 37
Gambar 3.13 Segitiga Pascal ........................................................................ 39
Gambar 3.14 Segitiga Pascal dengan pewarnaan .......................................... 40
Gambar 3.15 Segitiga Pascal 32 baris dengan pewarnaan ............................ 40
Gambar 3.16 Segitiga Pascal dengan warna hitam untuk sel bilangan yang
habis dibagi 3 .......................................................................... 41
Gambar 3.17 Segitiga Pascal dengan warna hitam untuk sel bilangan yang
habis dibagi 9 .......................................................................... 42
Gambar 3.18 Helge von Koch ....................................................................... 43
Gambar 3.19 Initiator .................................................................................... 43
Gambar 3.20 Generator ................................................................................. 44
Gambar 3.21 Langkah ketiga konstruksi kurva Koch ................................... 44
Gambar 3.22 Kurva Koch ............................................................................. 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Fraktal merupakan seni dalam dunia matematika. Konsep-konsep
umum fraktal terdiri atas kesebangunan diri (self-similar) dan dimensi tak
bulat. Konsep tersebut terdapat di alam, galaksi, pemandangan, gempa bumi,
polimer, dan molekul. Fraktal nampak juga pada tubuh manusia, seperti
jantung dan sistem pembuluh darah.
Fraktal dapat dihasilkan dengan pengulangan pola. Pengulangan pola-
pola tersebut menyebabkan fraktal memiliki detail yang tak hingga. Geometri
fraktal mampu mendefinisikan pola-pola yang tak hingga banyaknya. Secara
geometri fraktal juga dapat digunakan untuk menganalisa fenomena ritmik
pada melodi musik, detak jantung dan rangkaian DNA.
Bentuk-bentuk yang bersifat fraktal dalam dunia matematika telah
lama ditemukan sebelum istilah fraktal dicetuskan oleh Benoit Mandelbrot
dalam bukunya berjudul The Fractal Geometry of Nature. Sebelumnya benda-
benda yang tidak utuh atau bersifat fraktal disebut kurva monster. Istilah
fraktal berasal dari kata fractus yang berarti tidak utuh. Benoit Mandelbrot
disebut juga bapak geometri fraktal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
2
Georg Cantor (1872), Giuseppe Peano (1890), David Hilbert (1891),
Helge Von Koch (1904), Waclaw Sierpinski (1916), Gaston Julia (1918), dan
Felix Hausdorff (1919) adalah para matematikawan yang berjasa
memperkenalkan himpunan-himpunan yang bersifat fraktal. Merekalah yang
lebih dahulu meneliti himpunan-himpunan yang bersifat fraktal tersebut
sebelum Benoit Mandelbrot.
Himpunan Cantor diperkenalkan oleh matematikawan Jerman
bernama Georg Cantor (1845-1919) pada tahun 1872. Dia dianggap sebagai
bapak teori himpunan, karena dialah yang pertama kali mengembangkan
cabang matematika ini dan menjadikan teori himpunan sebagai teori yang
fundamental dalam matematika. Himpunan Cantor dikonstruksikan sebagai
bentuk di mana selang terbuka yang pendek dan semakin pendek tersebar
pada selang [0,1], menyisakan himpunan yang mungkin serupa dengan
dirinya dan mungkin mempunyai suatu dimensi s yang memenuhi 0 1. Untuk mendeskripsikan himpunan Cantor dimulai dengan interval
[0,1]. Kemudian bagi interval menjadi 3 bagian yang sama panjang yaitu 13,
dan diambil bagian tengahnya. Diperoleh interval 0, 13 dan , 1 . Ulangi
langkah tersebut hingga diperoleh interval 29 ,13 ,
23 ,
79 ,
89 , 1 ,….
Segitiga Sierpinski adalah fraktal klasik yang lebih muda 40 tahun dari
himpunan Cantor. Segitiga Sierpinski diperkenalkan oleh Waclaw Sierpinski
(1882-1969) pada tahun 1916. Konstruksi geometri yang mendasar dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
3
segitiga Sierpinski dimulai dengan membuat segitiga samasisi. Membagi
segitiga samasisi tersebut menjadi empat segitiga yang sebangun dengan
segitiga awalnya. Bagian tengah segitiga yang sebangun tersebut diambil.
Demikian langkah tersebut diulangi untuk segitiga sebangun yang lainnya.
Dengan satu segitiga samasisi sebagai dasar, kita dapat membuat 3, 9,
27, 81,… segitiga samasisi yang sebangun dengan skala yang semakin kecil.
Jika mengamati hasil segitiga di atas, maka diperoleh 31, 32, 33, 34,… . Jadi seandainya kita membuat segitiga sierpinski dengan n langkah maka jumlah
segitiga yang diperoleh adalah 3 ,dengan 1,2,3,4,… . Segtiga Pascal dikenalkan oleh Blaise Pascal (1623-1662). Dia adalah
matematikawan dan ilmuwan berasal dari Perancis. Segitiga Pascal dimulai
dengan bilangan 1. Kemudian untuk membangun baris selanjutnya, jumlahkan
bilangan di atas kiri dengan bilangan di atas kanan untuk menemukan
bilangan baru. Jika bilangan di atas kanan atau kiri tidak ada, maka bilangan
tersebut dijumlahkan dengan nol.
Aturan seperti ini dapat dinyatakan sebagai berikut :
,!
! !
dengan , adalah koefisien suku ke- 1 dari binomial (k berjalan dari 0 sampai n) dan n adalah baris dari segitiga Pascal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
4
Kurva salju von Koch diperkenalkan oleh Helge von Koch. Dia
seorang matematikawan dari Swedia. Kurva salju Koch dibentuk dengan
membuat penambahan secara terus menerus bentuk yang sama sebuah segitiga
samasisi. Penambahan dilakukan dengan membagi sisi segitiga menjadi tiga
sama panjang dan membuat segitiga samasisi baru pada tengah-tengah setiap
sisi. Kemudian langkah tersebut diulangi untuk setiap penggal sisi pada kurva
tersebut.
Setiap segitiga baru yang terbentuk terlihat persis dengan segitiga
sama yang awal. Secara teoritis proses tersebut akan menghasilkan sebuah
gambar yang luasnya berhingga, yang terdiri atas tak berhingga titik.
B. Rumusan Masalah
1. Apa ciri-ciri bangun fraktal?
2. Bagaimana konstruksi bangun fraktal?
C. Batasan Masalah
Dalam penulisan ini hanya akan dibahas mengenai konstruksi empat
bangun fraktal dalam matematika klasik, yaitu himpunan Cantor, segitiga
Sierpinski, segitiga Pascal dan kurva salju Koch.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
5
D. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan ini yaitu mempelajari fraktal khususnya fraktal
dalam matematika klasik.
E. Manfaat Penulisan
Manfaat yang diperoleh setelah mempelajari topik ini adalah
memperoleh pengetahuan tentang fraktal dalam matematika klasik.
F. Metode Penulisan
Metode yang digunakan penulis adalah metode studi pustaka, yaitu
dengan mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan fraktal dalam
matematika klasik.
G. SISTEMATIKA PENULISAN
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
B. Rumusan Masalah
C. Batasan Masalah
D. Tujuan Penulisan
E. Manfaat Penulisan
F. Metode Penulisan
G. Sistematika Penulisan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
6
BAB II GEOMETRI FRAKTAL
A. Sejarah Geometri Fraktal
B. Kongruensi dan Kesebangunan Segitiga
C. Kesebangunan Diri
BAB III FRAKTAL DALAM MATEMATIKA KLASIK
A. Himpunan Cantor
B. Segitiga Sierpinski
C. Segitiga Pascal
D. Kurva Salju Koch
BAB IV KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
7
BAB II
GEOMETRI FRAKTAL
A. Sejarah Geometri Fraktal
Geometri Euclides atau sering disebut geometri klasik sampai saat ini
masih kita pelajari. Dalam berbagai hal, geometri masih digunakan sebagai
dasar yang penting, misalnya di bidang rancang bangun seperti mesin,
gedung-gedung, dan sebagainya. Ilmu geometri didasarkan pada keteraturan
garis-garis yang geometris. Hal inilah yang mengakibatkan orang-orang
menganggap geometri sebagai ilmu yang kaku, kurang berandil besar dalam
dalam menciptakan seni yang indah.
Dalam geometri kita mengenal garis, segitiga, kerucut, bola, lingkaran
dan masih banyak bangun yang lainnya. Dari hal tersebut kita dapat melihat
keterbatasan geometri klasik dalam menggambarkan sebuah bangun alam.
Gunung tidak bisa digambarkan dengan sebuah kerucut, garis pantai dengan
sebuah garis lurus dan awan sebagai garis lengkung. Meskipun ada banyak
keterbatasan, namun geometri klasik mempunyai peranan yang penting dalam
menyajikan objek alam meskipun dapat dikatakan kurang sempurna.
Salah satu cabang ilmu geometri yang dapat kita pelajari saat ini
adalah geometri fraktal. Fraktal berasal dari kata Latin, yaitu kata sifat fractus
dan kata kerja frangere. Frangere berarti memecah, fraktus berati pecah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
8
Menurut Mandelbrot, fraktal adalah bangun geometri yang terdiri dari
banyak bagian, dan tiap bagian merupakan tiruan dalam ukuran yang sama
besar atau lebih kecil dari bentuk asli keseluruhannya. Jadi fraktal dapat
dikatakan sebagai bangun geometri yang serupa dengan dirinya sendiri pada
semua ukuran skala pembesarannya.
Sebelum Mandelbrot menciptakan istilah fraktal tersebut, beberapa
matematikawan seperti Sierpinski, Koch, dan matematikawan yang lainnya
telah melakukan penelitian tentang fraktal ini. Mandelbrot mempublikasikan
penemuan-penemuan tersebut, dalam bukunya yang berjudul "The Fractal
Geometri of Nature". Mandelbrot mengungkapkan: “Clouds are not spheres,
mountains are not cones, coastlines are not circle and bark is not smooth, nor
does lightning travel in a straight line” (Mandelbrot, 1983: 1). Dari kutipan di
atas Mandelbrot bermaksud mempertegas bahwa geometri klasik kurang
sempurna untuk menyajikan objek-objek alam.
Bangun fraktal mempunyai sifat-sifat dasar yang membedakannya
dengan bangun geometri pada umumnya yaitu:
Kesebangunan diri (self-similarity), yaitu suatu bangun fraktal terdiri
dari banyak tiruan yang sama dengan bangun itu sendiri, dengan
ukuran lebih kecil dari bentuk aslinya.
Detail takhingga (infinite detail), yaitu semakin bangun fraktal
diperbesar akan didapatkan bangun yang lebih mendetail. Detail dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
9
bangun itu tidak terlihat langsung tetapi akan muncul secara bertahap
ketika bangun fraktal itu dilihat semakin dekat dengan pembesaran.
Fraktal juga diperoleh dengan proses rekursif, yaitu konstruksi yang
terdiri dari pengulangan proses sebelumnya.
Gambar 2.1 Daun Pakis
Daun pakis merupakan contoh fraktal klasik yang tersedia di alam.
Pada Gambar 2.1 dengan pembesaran terlihat detail-detail tambahan yang
bentuknya serupa dengan bentuk bangun pada gambar. Jika gambar semakin
diperbesar, maka detail-detail baru akan muncul.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
10
B. Kongruensi dan Kesebangunan Segitiga
Definisi 2.1. Dua buah ruas garis dikatakan kongruen jika keduanya
mempunyai panjang yang sama.
Definisi 2.2. Dua buah sudut dikatakan kongruen jika kedua sudut itu
mempunyai ukuran besar sudut yang sama.
Definisi 2.3. Dua segitiga dikatakan kongruen jika terdapat suatu cara untuk
memasangkan titik-titik sudut segitiga yang satu ke titik-titik sudut segitiga
yang lain sedemikian sehingga sisi-sisi yang bersesuaian kongruen.
Jika segitiga kongruen terhadap segitiga , maka digunakan
notasi Δ ≅ Δ . Kita juga menggunakan simbol ≅ untuk menotasikan kongruensi secara umum untuk ruas garis, sudut, dan segitiga. Jadi Δ ≅ΔXYZ jika dan hanya jika ≅ , ≅ , ≅ dan akibatnya ∠ ≅ ∠ , ∠ ≅ ∠ , ∠ ≅ ∠ . Panjang ruas garis ditulis , dan besar ∠ ditulis ∠ . Teorema 2.1. (SAS: Side-Angle-Side) Jika antara dua segitiga terdapat
korespondensi sedemikian sehingga dua sisi dan sudut antara kedua sisi
tersebut dari segitiga yang satu kongruen dengan dua sisi dan sudut antara
kedua sisi dari segitiga yang lain, maka kedua segitiga tersebut kongruen.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
11
Bukti :
Gambar 2.2 Dua segitiga kongruen (SAS)
Misal diberikan dua buah segitiga, yaitu ∆ dan∆ . Dan diketahui bahwa , dan sudut antara dua sisi tersebut, yaitu ∠ dan∠ besarnya sama. Karena sisi-sisi segitiga tersebut merupakan ruas garis, maka sisi yang terletak di depan sudut ∠ dan∠ , yaitu
dan mempunyai panjang yang sama. Karena , , dan , maka menurut definisi kedua segitiga tersebut kongruen.∎
Teorema 2.2. (ASA: Angle-Side-Angle) Jika antara dua segitiga terdapat
korespondensi dimana dua sudut dan sisi antara kedua sudut itu dari satu
segitiga kongruen dengan dua sudut dan sisi antara kedua sudut dari segitiga
yang lain, maka kedua segitiga tersebut kongruen.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
12
Bukti :
Gambar 2.3 Dua segitiga kongruen (ASA)
Misalkan diberikan dua segitiga yaitu ∆ dan∆ , dan diketahui ∠ ≅ ∠ , ∠ ≅ ∠ dan ≅ . Karena sisi-sisi tersebut merupakan ruas garis, maka sisi yang terletak di depan sudut
∠ dan∠ , yaitu dan mempunyai panjang yang sama. Dengan menggunakan Teorema 2.1 maka kedua segitiga tersebut kongruen.∎ Teorema 2.3. (AAS: Angle-Angle-Side) Jika antara dua segitiga terdapat
korespondensi dimana dua sudut dan satu sisi yang terletak di depan salah
satu sudut itu adalah kongruen dengan dua sudut dan sisi yang berada di
depan salah satu sudut itu dari segitiga yang lain, maka kedua segitiga
tersebut kongruen.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
13
Bukti :
Gambar 2.4 Dua segitiga kongruen (AAS)
Misalkan diberikan dua segitiga yaitu ∆ dan ∆ dan diketahui ∠ ≅ ∠ , ∠ ≅ ∠ ,dan ≅ . Karena ∠ ≅∠ , ∠ ≅ ∠ maka ∠ 180° ∠ ∠ ,180°∠ ∠ ∠ . Dengan menggunakan Teorema 2.2 maka
kedua segitga tersebut kongruen. ∎
Definisi 2.4. Segitiga samakaki adalah segitiga yang mempunyai dua sisi yang
kongruen.
Dua sisi yang kongruen itu disebut kaki dari segitiga dan sisi yang
ketiga disebut alas. Sudut-sudut alas dari segitiga samakaki adalah sudut-
sudut yang mempunyai alas sebagai sisi yang sama.
Teorema 2.4. Dalam segitiga samakaki, kedua sudut alas adalah kongruen.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
14
Bukti :
A
B
CD
Gambar 2.5 Segitiga samakaki dengan sudut-sudut alas yang kongruen
Misalkan segitiga mempunyai dua sisi, yaitu dan yang kongruen, dan misalkan adalah garis bagi ∠ . Maka ≅ karena ≅ , ≅ dan ∠ ≅ ∠ . Jadi ∠ ≅ ∠ .∎ Definisi 2.5. Dua segitiga dikatakan sebangun jika terdapat suatu cara untuk
memasangkan titik-titik sudut segitiga yang satu dengan titik-titik sudut
segitiga yang lain sedemikian sehingga sisi-sisi yang bersesuaian sebanding
dan sudut-sudut yang bersesuaian kongruen.
Jika Δ sebangun dengan Δ , kita notasikan dengan Δ ∼
Δ . Maka Δ ∼ Δ jika dan hanya jika = = dan ∠ ≅ ,∠ ≅ ∠ , ∠ ≅ ∠ .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
15
Teorema 2.5. Misalkan terdapat sebuah garis yang sejajar dengan salah satu
sisi suatu segitiga dan memotong dua sisi yang lain pada dua titik yang
berbeda. Maka garis tersebut membagi sisi-sisi yang dipotongnya menjadi
ruas-ruas garis yang sebanding.
Bukti :
Gambar 2.6 Garis memotong segitiga (1)
Misalkan garis sejajar dengan pada ∆ , dan andaikan memotong sisi dan berturut-turut di titik dan . Garis tegak lurus
dari titik ke memotong di titik . Maka
∆ ∆
1212
.
Garis tegak lurus dari ke memotong di titik . Maka
∆ ∆
1212
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
16
Segitiga dan Segitiga mempunyai alas berserikat dan tinggi
yang sama, sehingga kedua segitiga tersebut mempunyai luas yang sama,
sehingga
∆ ∆
∆ ∆
Gambar 2.7 Garis memotong segitiga (2)
Maka
.∎
Korolari 2.6. Diberikan asumsi dari Teorema 2.5 maka
Bukti :
Karena dan , maka kita mempunyai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
17
1 1 .∎
Aksioma Playfair: Jika diberikan sebuah garis dan suatu titik yang tidak
terletak pada garis itu, maka terdapat tepat satu garis yang melalui titik itu dan
sejajar dengan garis tersebut.
Teorema 2.7. Jika sebuah garis memotong dua sisi sebuah segitiga
sedemikian sehingga ruas garis yang terpotong oleh garis itu sebanding
dengan sisi yang asli dari segitiga tersebut, maka garis itu sejajar dengan sisi
yang ketiga dari segitiga tersebut.
Bukti :
Misalkan garis memotong sisi dan dari ∆ berturut-turut di titik dan , dan
.
Gambar 2.8 Garis memotong segitiga (3)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
18
Dengan aksioma Playfair terdapat tunggal garis yang melalui dan
sejajar dengan . Karena sejajar dengan dan memotong di sisi , maka garis tersebut juga memotong sisi , misalnya di titik . Dengan
Korolari 2.6 maka
Maka
sehingga . Hal ini berarti bahwa titik dan berimpit dangaris dan juga berimpit. Jadi sejajar dengan . ∎
Teorema 2.8. (Syarat Kesebangunan AAA). Jika antara dua segitiga terdapat
korespondensi sedemikian sehingga ketiga sudut dari segitiga yang satu
kongruen dengan ketiga sudut segitiga yang lainnya, maka kedua segitiga
tersebut sebangun.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
19
Bukti :
A
B C
D
E F
G H
Gambar 2.9 Kesebangunan dua segitiga (AAA)
Misalkan ∆ dan∆ adalah dua segitiga dengan sudut , ,dan berturut-turut kongruen dengan dengan sudut , , dan . Jika sisi dan kongruen, maka kedua segitiga itu kongruen dan juga sebangun.
Jika dan tidak kongruen, misalkan lebih panjang dari . Terdapat titik diantara dan sedemikian sehingga ≅ , dan titik di antara D dan F sedemikian sehingga ≅ . Karena ∠ ≅ ∠ ,
maka dengan SAS ∆ ≅ ∆ , sehingga ∠ ≅ ∠ . Karena ∠ ≅ ∠ , maka ∠ ≅ ∠ , sehingga sejajar . Dengan
Korolari 2.6 kita mendapatkan = . Karena ≅ dan ≅ ,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
20
kita mendapatkan = . Dengan cara yang sama dapat diperoleh =
. Jadi kedua segitiga itu sebangun. ∎ Teorema 2.9. (Syarat Kesebangunan SAS) Jika antara dua segitiga terdapat
korespondensi sedemikian sehingga dua sisi dari satu segitiga sebanding
dengan dua sisi segitiga yang lain dan sudut antara dua sisi tersebut kongruen,
maka kedua segitiga tersebut sebangun.
Bukti :
Gambar 2.10 Kesebangunan dua segitiga (SAS)
Misalkan ∆ dan ∆ adalah dua segitiga dengan = dan
∠ ≅ ∠ . Jika dan kongruen dengan dua sisi yang bersesuaian
dari ∆ , maka kedua segitiga tersebut kongruen, jadi juga sebangun. Misalkan dan lebih panjang daripada dua sisi yang bersesuaian dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
21
∆ . Pada dan terdapat titik dan sedemikian sehingga dan . Karena , dan ∠ ≅ ∠ , maka
∆ ≅ ∆ . Karena , , dan diketahui =
maka = , jadi menurut teorema 2.7 dan sejajar. Jadi ∠ ≅
∠ dan∠ ≅ ∠ , sehingga ∠ ≅ ∠ , ∠ ≅ ∠ dan diketahui ∠ ≅ ∠ . Dengan menggunakan Teorema 2.8, ∆ dan ∆ tersebut sebangun. ∎
C. Kesebangunan Diri
Suatu bangun disebut sebangun diri (self-similar) jika suatu bagian
dari bangun itu, apabila diperbesar dengan suatu faktor 0, adalah identik dengan bangun itu sendiri.
Definisi 2.6. Transformasi kesebangunan , dengan faktor 0, adalah pemetaan bijektif dari ke sedemikian sehingga
| | | | untuk setiap , ∈ , dengan |. | adalah norma Euclides pada .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
22
BAB III
FRAKTAL DALAM MATEMATIKA KLASIK
A. Himpunan Cantor
1. Georg Cantor
Georg Ferdinand Ludwig Philipp
Cantor lahir pada tahun 1845 dan
merupakan anak tertua dari enam
besaudara. Keluarganya bertempat
tinggal di Saint Petersburg, Rusia. Pada
tahun 1856, ketika Georg Cantor berusia
11 tahun, ayahnya sakit dan
keluarganya pindah ke Wiesbaden,
Jerman.
Kemudian ia belajar di Realschule di Darmstadt (dekat
Frankfurt), Jerman. Dia lulus pada tahun 1860 dengan ketrampilan
khusus dalam matematika yaitu trigonometri.
Dengan persetujuan ayahnya, ia masuk Politeknik Zurich pada
tahun 1862. Karena kematian ayahnya pada bulan Juni tahun 1863,
Georg Cantor pindah ke Universitas Berlin. Ketika di sana, Georg
Gambar 3.1 Georg Cantor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
23
Cantor memiliki beberapa dosen terkenal seperti Kronecker dan Karl
Weierstrass. Georg Cantor bukanlah seorang yang pendiam, selama
belajar di Berlin ia banyak bergaul dengan matematikawan lainnya.
Georg menghabiskan musim panas tahun 1866 di Universitas
Göttingen, pusat matematika Eropa. Pada tahun 1867, ia menerima
gelar Doktor dari Universitas Berlin dengan disertasi tentang Teori
Himpunan.
Georg Cantor memplubikasikan artikel tentang teori bilangan
antara tahun 1867 sampai dengan tahun 1871. Pada tahun 1868, dia
bergabung dengan Seminar Schellbach sebagai guru matematika. Dan
pada tahun 1869, dia diangkat sebagai pengajar di Universitas Halle.
Pada tahun itu juga Georg Cantor mendapatkan penghargaan untuk
disertasinya tentang Teori Himpunan.
Pada tahun 1915, Philip Jourdain menerbitkan terjemahan
makalah Georg Cantor dalam bahasa Inggris. Georg Cantor meninggal
dunia pada tanggal 6 Januari 1918 di sanatorium dimana ia
menghabiskan masa hidupnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
24
2. Konstruksi Himpunan Cantor
Konstruksi himpunan Cantor dimulai dengan interval 0,1 . Interval tersebut dibagi menjadi tiga bagian yang sama panjang
sehingga setiap bagian mempunyai panjang 13.
Gambar 3.2 Interval 0,1
Hilangkan bagian tengah dari ketiga interval pada 0,1 itu,
sehingga tinggal interval 0, dan , 1 dengan panjang 13 untuk
setiap interval.
31
32
Gambar 3.3 Langkah kedua konstruksi himpunan Cantor
Ulangi langkah di atas untuk interval yang tersisa, yaitu 0, dan
, 1 . Interval-interval tersebut dibagi menjadi tiga bagian yang sama
panjang. Dengan menghilangkan bagian tengah dari dua interval yang
tersisa, maka interval-interval yang tersisa masing-masing mempunyai
panjang 19.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
25
091
92
93
96
97
98 1
Gambar 3.4 Langkah ketiga konstruksi himpunan Cantor
Lanjutkan langkah tersebut, sehingga diperoleh himpunan Cantor
seperti ini
s0
s 1
s j
S 2
Gambar 3.5 Konstruksi Himpunan Cantor
. HimpunanCantoradalahhimpunan .
Teorema 3.1. Himpunan Cantor mempunyai panjang nol.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
26
Bukti :
Dalam konstruksi 1, kita mengambil dari satu satuan interval
dengan panjang 3 1. Dalam konstruksi 2, kita mengambil dua interval dengan panjang 3 2. Dan dalam konstruksi , kita
mengambil 2 1 interval dengan panjang 3 . Maka total panjang interval yang diambil dari unit interval adalah
2 1. 3∞
1.
22 .
13
12 .23
12 .
23
12
23
1223
23
1323
13
23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
27
13
11 23
13
113
1.
Jadi panjang himpunan Cantor yang adalah 1 1 0.∎
Konstruksi himpunan Cantor dimulai dari interval
tertutup 0 0,1 , yang dibagi menjadi tiga bagian yang sama
panjang. Kemudian sepertiga-tengah 13 ,23 dihapus, sehingga
diperoleh 1 0, 13 ∪23 , 1 . Setiap interval pada 1dibagi menjadi
tiga bagian yang sama panjang dan dihilangkan bagian tengahnya,
sehingga diperoleh 2 0, 19 ∪29 ,
39 ∪
69 ,
79 ∪
89 ,
99 . Himpunan yang
berikutnya diperoleh dengan membagi tiga interval yang tersisa dan
menghilangkan ruas garis yang berada di tengah. Proses tersebut
diulang terus sehingga menghasilkan proses rekursif dan himpunan
Cantor adalah himpunan titik titik yang tersisa pada interval [0,1]
setelah dilakukan tak hingga banyak proses.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
28
B. Segitiga Sierpinski
1. Waclaw Sierpinski
Waclaw Sierpinski Franciszek
lahir pada tanggal 14 Maret 1882 di
Warsawa, Polandia. Pada saat dia
bersekolah, bakat matematikanya sudah
dilihat oleh gurunya. Masa ini adalah
masa-masa yang sulit untuk Waclaw
Sierpinski karena pada waktu itu sedang
terjadi pendudukan Rusia di Polandia.
Meskipun berada dalam kesulitan, Waclaw Sierpinski mampu
menyelesaikan studinya.
Waclaw Sierpinski kemudian masuk ke jurusan Matematika dan
Fisika di Universitas Warsawa. Pada saat belajar di Universitas
Warsawa tersebut, dia berhasil mendapatkan medali emas karena
memenangkan lomba karya tulis yang diadakan Universitas tersebut.
Selesai belajar di Universitas Warsawa, ia menjadi dosen di
almamaternya itu dan mengampu mata kuliah dalam bidang matematika
dan fisika. Kemudian ia mengejar gelar doktor dari Universitas
Gambar 3.6 Waclaw Sierpinski
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
29
Jagiellonian di Krakow sambil belajar astronomi dan filsafat. Ia
menerima gelar doktor pada tahun 1908.
Setelah Perang Dunia I, Waclaw Sierpinski kembali ke
Universitas Warsawa dan menghabiskan sisa karirnya di sana. Waclaw
Sierpinski belajar Teori Himpunan dan tahun 1909 dia memberikan
kuliah pertama tentang teori itu.
Waclaw Sierpinski memiliki sejumlah prestasi dalam karirnya.
Dia menerima gelar doktor Honoris Causa dari sepuluh universitas,
terpilih sebagai wakil presiden Akademi Ilmu Pengetahuan Polandia. Ia
berhasil menerbitkan lebih dari 700 makalah dan 50 buku. Dia pensiun
dari Universitas Warsawa pada tahun 1960 dan meninggal dunia pada
tanggal 14 Mei 1969.
2. Konstruksi Segitiga Sierpinski
Langkah yang paling umum untuk membuat segitiga Sierpinski
diawali dengan membuat suatu segitiga sama sisi, misalkan ∆ .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
30
Gambar 3.7 Segitiga samasisi sebagai dasar
Misalkan , ,dan adalah titik-titik tengah dari sisi ,dan berturut-turut. Ketiga titik tersebut dihubungkan sehingga
diperoleh ∆ dan segitiga tersebut kita hilangkan.
A B
C
L N
M
Gambar 3.8 Langkah pertama konstruksi segitiga Sierpinski
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
31
Akan dibuktikan bahwa ∆ ≅ ∆ ≅ ∆ ≅∆ ~∆ .
Untuk ∆ ≅ ∆ . Diketahui bahwa ≅ karena adalah titik tengah . Karena ∆ merupakan segitiga samasisi, maka ∠ ∠ dan ≅ karena dan merupakan titik tengah dan . Dengan menggunakan maka terbukti bahwa ∆ ≅ ∆ .
Untuk ∆ ≅ ∆ . Diketahui ≅ karena merupakan titik tengah . Karena ∆ merupakan segitiga samasisi maka ∠ ∠ dan ≅ karena dan titik tengah dan .
Dengan menggunakan , terbukti bahwa ∆ ≅ ∆ . Akan dibuktikan bahwa ∆ ≅ ∆ . Sisi ≅ karena
berimpit. Titik dan merupakan titik tengah dan , sehingga sejajar . Karena sejajar , maka ∠ ≅ ∠ .
Titik dan merupakan titik tengah dan sehingga sejajar . Karena sejajar , maka ∠ ≅ ∠ .
Dengan menggunakan terbukti bahwa kedua segitiga tersebut
kongruen.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
32
Akan dibuktikan ∆ ~∆ . Diketahui bahwa ∠
∠ dan sejajar . Karena sejajar , maka .
Jadi terbukti kedua segitiga tersebut sebangun.
Gambar 3.9 Langkah kedua konstruksi segitiga Sierpinski
Kita ulangi proses tersebut untuk ketiga sub-segitiga yang
tersisa, sehingga masing-masing memiliki lubang di tengah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
33
Gambar 3.10 Langkah ketiga konstruksi segitiga Sierpinski
Kita dapat membuat gambar kesebangunan diri dari segitiga
tersebut dengan melanjutkan proses pengambilan segitiga yang berada
di tengah untuk sub-segitiga yang selanjutnya.
Gambar 3.11 Segitiga Sierpinski
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
34
Kita akan menghitung luas daerah bangun terakhir.
Teorema 3.2 Segitiga Sierpinski mempunyai luas daerah nol.
Bukti :
Pada langkah ke nol kita memiliki sebuah segitiga, yaitu ∆ . Pada langkah pertama kita mengambil bagian tengah dari segitiga itu
sehingga tersisa tiga segitiga. Pada langkah kedua kita mengambil
bagian tengah segitiga-segitiga yang tersisa pada bagian pertama, dan
langkah tersebut kita ulangi terus sehingga diperoleh bangun terakhir
dari segitiga Sierpinski.
Kita asumsikan luas ∆ adalah 1. Pada langkah yang pertama luas daerah bangun yang tersisa adalah
1 1 14
karena keempat sub-segitiga adalah kongruen sehingga luas masing-
masing sub-segitiga adalah 14luas segitiga semula.
Pada langkah kedua kita mengambil tiga segitiga yang berada di
tengah sub-segitiga-sub-segitiga pada langkah pertama dan setiap sub-
segitiga pada langkah ini mempunyai luas daerah 116. Jadi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
35
2 1 14316.
Pada langkah ketiga kita menghilangkan sembilan sub-segitiga
dan setiap sub-segitiga pada langkah ini mempunyai luas daerah 164.
Maka
3 1 14316
964.
Dengan melihat pola di atas kita dapat menghitung luas daerah
pada langkah ke- ,
1 1434
jika → ∞maka 34 akanmenjadisebuahderetgeometri
sukuawal 1dan rasio , sehingga
lim→∞ 114
11 34
0.∎
Dengan satu segitiga samasisi sebagai dasar, kita dapat membuat
3, 9, 27, 81,… segitiga samasisi yang sebangun dengan skala yang
semakin kecil. Jika mengamati hasil segitiga di atas, maka diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
36
31, 32, 33, 34,… buah segitiga. Jadi seandainya kita membuat segitiga Sierpinski dengan n langkah maka jumlah segitiga yang diperoleh
adalah 3 ,dengan n 1,2,3,4, … . Konstruksi segitiga Sierpinski dimulai dengan membuat segitiga
samasisi. Tiap sisi segitiga dicari titik tengahnya dan tiap titik tengah
dihubungkan, sehingga empat segitiga samasisi yang kongruen
kemudian segitiga tengah dihilangkan. Tersisa tiga segitiga samasisi
yang sebangun dengan segitiga semula. Segitiga-segitiga ini merupakan
contoh kesebangunan diri dari segitiga Sierpinski. Proses ini diulang-
ulang untuk setiap segitiga yang tersisa. Dari proses tersebut akan
terbentuk sebuah proses rekursif.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
37
C. Segitiga Pascal
1. Blaise Pascal
Blaise Pascal adalah penemu
kalkulator. Dia berhasil membuat
kalkulator numerik yang merupakan
cikalbakal kalkulator modern yang kita
gunakan. Blaise Pascal lahir di Clermont-
Ferrand, Perancis, pada tanggal 19 Juni
1623, dan meninggal dunia pada tanggal
19 Agustus 1662. Ia adalah putera dari
Etienne Pascal dan Antoinette Begon.
Pada usia 3 tahun ibunya meninggal dunia, meninggalkan Blaise Pascal
dan dua saudaranya, Gilberte dan Jacqueline.
Blaise Pascal adalah seorang penemu, penulis, filsuf,
matematikawan, dan fisikawan. Ia adalah seorang child prodigy yaitu
anak yang mempunyai kemampuan berpikir atau kepandaian yang setara
dengan orang dewasa. Karena Etiene Pascal melihat kecenderungan
anaknya tersebut, maka beliau bermaksud mendidik anaknya sendiri
dibantu dengan seorang guru pribadi.
Blaise Pascal tidak pernah belajar di sekolah, namun ia mampu
menguasai ilmu-ilmu tersebut. Sejak Blaise Pascal berusia 12 tahun,
Gambar 3.12 Blaise Pascal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
38
ayahnya sering mengajaknya untuk mengikuti acara diskusi matematika.
Dan pada usia 13 tahun ia menemukan rumus segitiga Pascal. Ayahnya
sering mengikutkan Pascal pada diskusi matematika di Paris bersama
dengan matematikawan dan ilmuwan besar seperti Descartes, Fermat,
Desargues, Mydorge, Gassendi dan Roberval. Tokoh-tokoh tersebut
biasanya berkumpul di biara Pere Mersenne, seorang teolog, filsuf,
matematikawan dan ahli musik.
Karya pertama Blaise Pascal tentang matematika ia kirimkan
kepada Pere Mersenne di Paris. Sampai saat ini teorema tersebut kita
kenal dengan Teorema Pascal. Teorema tersebut menyatakan bahwa bila
ada segi enam berada dalam lingkaran atau kerucut, maka titik potong
tiga sisi yang berlawanan akan terletak pada satu garis, yang disebut garis
Pascal.
Ketika disampaikan di forum diskusi, Descartes tidak percaya
bahwa teorema tersebut ditulis oleh Blaise Pascal yang saat itu berusia 16
tahun. Dan Pere Mersenne menyakinkan bahwa karya tersebut memang
karya Blaise Pascal.
2. Segitiga Pascal
Segitiga Pascal dimulai dengan bilangan 1. Kemudian untuk
membangun baris selanjutnya, jumlahkan bilangan di atas kiri dengan
bilangan di atas kanan untuk menemukan bilangan baru. Jika bilangan di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
39
atas kanan atau kiri tidak ada, maka bilangan tersebut dijumlahkan dengan
nol.
Aturan seperti ini dapat dinyatakan sebagai berikut :
, !
! !
dengan , adalah koefisien suku ke- 1 dari binomial (k berjalan dari 0 sampai n) dan n adalah baris dari segitiga Pascal.
Gambar 3.13 Segitiga Pascal
Untuk memperlihatkan bahwa segitiga Pascal merupakan salah
satu contoh fraktal klasik, dilakukan pewarnaan pada segitiga Pascal
tersebut. Misalkan sel bilangan ganjil diberi warna hitam dan sel bilangan
genap diberi warna putih, seperti terlihat pada gambar 3.11.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
40
Gambar 3.14 Segitiga Pascal dengan pewarnaan
Gambar 3.15 Segitiga Pascal 32 baris dengan pewarnaan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
41
Gambar 3.16 Segitiga Pascal dengan warna hitam untuk sel bilangan yang habis dibagi 3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
42
Gambar 3.17 Segitiga Pascal dengan warna hitam untuk sel bilangan yang habis dibagi 9
Pada gambar 3.12 nampak bahwa segitiga Pascal dengan warna
hitam untuk sel bilangan ganjil dan warna putih untuk sel bilangan genap
menyerupai segitiga Sierpinski. Pola-pola yang lain juga memiliki
keindahan, keteraturan dan kesebangunan diri yang menggambarkan
syarat bangun fraktal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
43
D. Kurva Salju Koch
1. Helge von Koch
Niels Fabian Helge von Koch
merupakan matematikawan Swedia
yang lahir pada 25 Januari 1870. Helge
von Koch pernah belajar di Universitas
Stockholm pada tahun 1887 dan di
Universitas Uppsala. Dia menerima
gelar Doktor di universitas tersebut
pada tahun 1892. Ia diangkat menjadi
guru besar matematika di Royal Institute of Technology.
2. Konstruksi Kurva Koch
Konstruksi sederhana dari kurva Koch dimulai dengan sebuah
ruas garis yang disebut initiator.
Gambar 3.19 Initiator
Gambar 3.18 Helge von Koch
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
44
Bagian initiator dibagi menjadi 3 bagian. Kemudian pada bagian
yang terletak di tengah kita ganti dengan segitiga samasisi. Langkah
tersebut merupakan konstruksi yang paling mendasar.
Gambar 3.20 Generator
Potongan empat bagian tersebut akan digunakan kembali untuk
langkah selanjutnya. Ini disebut generator.
Kemudian kita ulangi langkah-langkah di atas untuk setiap ruas
garis. Ruas garis-ruas garis tersebut kita jadikan tiga bagian dan
dilanjutkan dengan menambahkan segitiga samasisi di bagian tengah.
Gambar 3.21 Langkah ketiga konstruksi kurva Koch
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
45
Jika langkah tersebut kita ulangi, maka akan terbentuk
Gambar 3.22 Kurva Koch
Pada langkah pertama kita memiliki 4 ruas garis yang sama
panjang. Pada langkah selanjutnya kita akan memiliki 4 4 4 ruas garis yang sama panjang. Jika panjang ruas garis awal kita notasikan
dengan , maka panjang garis pada langkah pertama adalah , pada
langkah kedua memiliki panjang dan seterusnya. Karena setiap
langkah menghasilkan kurva dari ruas garis, maka tidak ada masalah
untuk menghitung panjangnya.
Pada langkah pertama panjangnya 4 , kemudian
langkah kedua 42 132 dan seterusnya. Maka pada langkah ke-
panjangnya .
Langkah pertama konstruksi adalah membuat sebuah ruas
garis. Kemudian pada langkah kedua, empat ruas garis diperoleh dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
46
menghapus sepertiga-tengah dari ruas garis semula dan menggantinya
dengan dua sisi segitiga samasisi yang alasnya terletak pada ruas garis
yang telah dihapus. Demikian jika proses tersebut diulang secara terus
menerus untuk setiap ruas garis yang tersisa, maka akan didapatkan
sebuah pola.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
47
BAB IV
KESIMPULAN
Fraktal merupakan seni dalam dunia matematika. Konsep-konsep dasar fraktal
adalah kesebangunan diri (self-similarity) dan dimensi tak bulat. Bangun fraktal
mempunyai sifat-sifat dasar yang membedakannya dengan bangun geometri pada
umumnya, yaitu:
Kesebangunan diri (self-similarity), yaitu suatu bangun fraktal terdiri
dari banyak tiruan yang sama dengan bangun itu sendiri, dengan
ukuran lebih kecil dari bentuk aslinya.
Detail takhingga (infinite detail), yaitu semakin bangun fraktal
diperbesar akan didapatkan bangun yang lebih mendetail. Detail dari
bangun itu tidak terlihat langsung tetapi akan muncul secara bertahap
ketika bangun fraktal itu dilihat semakin dekat dengan pembesaran.
Fraktal diperoleh dengan proses rekursif, yaitu konstruksi yang terdiri
dari pengulangan proses sebelumnya.
Fraktal klasik adalah fraktal yang diciptakan pada abad 19 dan 20. Fraktal
tersebut merupakan fraktal yang diturunkan dari geometri dasar dengan
menggunakan transformasi iterasi pada bentuk-bentuk dasar seperti garis lurus
(Cantor) dan segitiga (segitiga Sierpinski).
Himpunan Cantor, Segitiga Sierpinski, dan kurva salju Koch merupakan
contoh fraktal klasik yang setiap bagiannya merupakan pengulangan dari bangun
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
48
semula. Proses konstruksinya juga mengulang proses sebelumnya. Sedangkan pada
segitiga Pascal, fraktal akan nampak ketika diberikan warna pada sel-selnya
sehingga akan terlihat keteraturan dan kesebangunan diri pada segitiga tersebut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
49
DAFTAR PUSTAKA
Edgar, Gerald A. (2004). Classics on Fractals. Colorado: Westview Press.
Falconer, Kenneth. (2003). Fractal Geometry: Mathematical Foundations and Applications. New York: John Wiley and Sons Ltd. Hvidsten, Michael. (2005). Geometry with Geometry Explorer. New York: McGraw-Hill. Mandelbrot, Benoit B. (1983). The Fractal Geometry of Nature. New York: W.H. Freeman and Company. Peitgen, H-O, et al. (2004). Chaos and Fractal New Frontiers of Science. New York: Springer-Verlag. Susilo, Frans. (1996). Himpunan Julia dan Klasifikasinya dalam Himpunan
Mandelbrot. Dalam: F. Susilo dan St. Susento (Ed). Percikan Matematika: Sebuah Bunga Rampai (hlm 82-102). Yogyakarta: Penerbitan Universitas Sanata Dharma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI