TURUNAN FUNGSI

A. Turunan Fungsi Aljabar

1. Definisi Turunan fungsi dilambangkan dengan f ’(x) atau

y’atau

atau

dengan definisi :

Contoh:

1) Dengan menggunakan definisi tentukan turunan

dari f(x) = 4x2 + 3x – 5

Selesaian

f(x) = 4x2 + 3x – 5

f(x+h) = 4(x+h)2 + 3(x+h) – 5

= 4(x2 + hx + hx + h

2) + 3x + 3h – 5

= 4(x2 + 2hx + h

2) + 3x + 3h – 5

= 4x2 + 8hx + 4h

2 + 3x + 3h – 5

f ’(x) =

= – –

= –

=

=

= 8x + 4(0) + 3

= 8x + 3

2. Rumus dasar turunan fungsi

rumus dasar turunan fungsi sebagai berikut

Contoh

2) Tentukan turunan pertama dari

f(x) = 6x – 3x

–2 + 6x

2 – 2x + 5

Selesaian

f ’(x) = 6 () x–1 – 3(-2) x

–2–1 + 6x

2–1 – 2

= 3 x– + 6 x

–3 + 6x – 2

=

Soal

1) Dengan menggunakan definisi turunan,

tentukan turunan dari fungsi berikut

(a) f(x) = 3x – 5

(b) f(x) = 3x2 – 2x

(c) f(x) = x3 + 2

2) Dengan menggunakan rumus dasar turunan

tentukan turunan pertama fungsi berikut

(a) f(x) = 4x3 – 5x

2 + 6x – 2

(b) f(x) = 3x–1

– 4x–5

– 4x–1

(c) f(x) =

(d) f(x) =

(e) f(x) =

f ’(x) =

f(x) = axn f ’(x) = n ax

n–1

f(x) = ax f ’(x) = a

f(x) = c f ’(x) = 0

3. Rumus turunan fungsi Jika u, v, w adalah suatu fungsi

y = u v y’ = u’ v + u v’

y = un y’ = n u

n–1 u’ (aturan rantai)

Contoh

1) f(x) = (x2

– 4x)(2x + 3)

missal

u = x2

– 4x u’ = 2x – 4

v = 2x + 3 v’ = 2

f ’(x) = u’ v + u v’

= (2x – 4)(2x + 3) + (x2

– 4x)2

= 4x2 + 6x – 8x – 12 + 2x

2 – 8x

= 6x2 – 10x – 12

Latihan

Tentukan turunan pertama berikut

1) f(x) = (2x2 + 3x – 5)(4x – 2)

2) f(x) =

3) f(x) = 3(2x + 4)5

4) f(x) = 3(x2 – 6x + 8)

5

5) f(x) = 6(2x – 1)4

+ 3(2x – 1)2 – 6

6) y = (4(3x + 2)3 – 8)

6

7) f(x) =

tentukan f’(2)

8) f(x) = (2x2 – 5x + 4)(x

2 – 6x + 15) tentukan f’(3)

B. Penggunaan Turunan Fungsi

Turunan fungsi dapat digunakan untuk:

- menentukan persamaan garis singgung kurva

- menggambar grafik fungsi aljabar

- menentukan nilai maksimum dan nilai minimum

- menentukan kecepatan dan percepatan

1. Persamaan Garis Singgung Kurva

Rumus persamaan garis singgung (PGS) kurva

y = f (x) di titik T(x1, y1) adalah

y – y1 = m (x – x1) dimana m = f ‘(x)

Rumus persamaan garis normal (PGN) kurva

y = f (x) di titik T(x1, y1) adalah

y – y1 = m (x – x1) dimana mn =

karena PGN PGS

Contoh:

(1) Tentukan persamaan garis singgung dan garis

normal kurva f(x) = x3 – 6x

2 + 4x + 11 di titik

T(3, –4)

Penyelesaian:

T(3, –4) x1 = 3, y1 = –4 m = f ‘(x1)

f(x) = x3 – 6x

2 + 4x + 11 = 3(3)

2 – 12(3) + 4

f ‘(x) = 3x2 – 12x + 4 = 27 – 36 +4

f ‘(x1) = 3x12 – 12x1 + 4 = –5

y – y1 = m (x – x1)

y – (–4) = (–5)(x – 3)

y + 4 = –5x + 15

y = –5x + 15 – 4

y = –5x + 11

mn =

=

y – y1 = m (x – x1)

y – (–4) = (

)(x – 3)

y + 4 =

x –

y =

x –

– 4

y =

x –

PGS y = –5x + 11 dan PGN y =

x –

(2) Tentukan persamaan garis singgung kurva f(x)

= 2x3 – 4x

2 di titik berabsis 2

Penyelesaian:

f(x) = 2x3 – 4x

2 f ‘(x) = 6x

2 – 8x

berabsis 2 x1 = 2 f ‘(x1) = 6x12 – 8x1

maka y1 = f(x1) m = f ‘(x1)

= 2(2)3 – 4(2)

2 = 6(2)

2 – 8(2)

= 16 – 16 = 24 – 16

= 0 = 8

y – y1 = m (x – x1)

y – 0 = 8(x – 2)

y = 8x – 16

PGS y = 8x – 16

(3) Tentukan persamaan garis singgung dan garis

normal kurva f(x) = x3 – 3x

2 – 5x + 10 jika

gradien garis singgungnya adalah 4

Penyelesaian:

f(x) = x3 – 3x

2 – 5x + 10 m = 4

f ‘(x) = 3x2 – 6x – 5

f ‘(x1) = 3x12 – 6x1 – 5

m = f ‘(x1)

4 = 3x12 – 6x1 – 5

0 = 3x12 – 6x1 – 9 : 3

0 = x12 – 2x1 – 3

0 = (x1 – 3)(x1 + 1)

x1 = 3 x1 = –1

Mencari y1 dengan mensubtitusikan x1 ke f(x)

Untuk x1 = 3

y1 = (3)3 – 3(3)

2 – 5(3) + 10 = –5

y – y1 = m (x – x1)

y – (–5) = 4(x – 3)

y + 5 = 4x – 12

y = 4x – 12 – 5

y = 4x – 17

Untuk x1 = –1

y1 = (–1)3 – 3(–1)

2 – 5(–1) + 10 = 11

y – y1 = m (x – x1)

y – 11 = 4(x – (–1))

y – 11 = 4x + 4

y = 4x + 4 + 11

y = 4x + 15 PGS y = 4x – 17 y = 8x – 16

2. Menggambar Grafik Fungsi Aljabar

a. Fungsi naik dan fungsi turun

Misalkan A = { x | a < x < b } maka berlaku

(1) f(x) fungsi naik jika f ‘(x) > 0

(2) f(x) fungsi turun jika f ‘(x) < 0

(3) f(x) fungsi tidak naik tidak turun jika f ‘(x) = 0

Contoh:

Tentukan interval naik dan interval turun dari fungsi :

(1) f(x) = 3x2 – 12x + 5

(2) f(x) = x3 + 3x

2 – 45x + 10

(3) f(x) = –x3 + 3x

2 + 24x – 8

Penyelesaian:

(1) f(x) = 3x2 – 12x + 5 f ’(x) = 0

f ’(x) = 6x – 12 6x – 12 = 0

6x = 12

x = 2

x < 2 x > 2

(–) (+)

x = 0 2 x = 4

Uji substitusikan x ke f ’(x) = 6x – 12

x = 0 maka f ’(0) = 6(0) – 12 = –12 < 0

x = 4 maka f ’(4) = 6(4) – 12 = 12 > 0

Jadi Interval turun pada x < 2

Interval naik pada x > 2

(2) f(x) = x3 + 3x

2 – 45x + 10

f ’(x) = 3x2 + 6x – 45

f ’(x) = 0

3x2 + 6x – 45 = 0 : 3

x2 + 2x – 15 = 0

(x – 3)(x + 5) = 0

x = 3 x = –5

x < –5 –5 < x < 3 x > 3

(+) (–) (+)

x = –10 –5 x = 0 3 x = 5

Uji substitusikan x ke f ’(x) = 3x2 + 6x – 45

x = –10 maka f ’(–10) = 3(–10)2 + 6(–10) – 45

= 195 > 0

x = 0 maka f ’(0) = 3(0)2 + 6(0) – 45 = –45 < 0

x = 5 maka f ’(5) = 3(5)2 + 6(5) – 45 = –14 > 0

Jadi Interval naik pada x < –5 atau x > 3

Interval turun pada –5 < x < 3

(3) f(x) = –x3 + 3x

2 + 24x – 8

f ’(x) = –3x2 + 6x + 24

f ’(x) = 0

–3x2 + 6x + 24 = 0 : –3

x2 – 2x – 8 = 0

(x – 4)(x + 2) = 0

x = 4 dan x = –2

x < –2 –2 < x < 4 x > 4

(–) (+) (–)

x = –3 –2 x = 0 4 x = 5

Uji substitusikan x ke f ’(x) = –3x2 + 6x + 24

Uji x = –3 maka f ’(–3) = –3(–3)2 + 6(–3) + 24

= –21 < 0

Uji x = 0 maka f ’(0) = –3(0)2 + 6(0) + 24 = 24 > 0

Uji x = 5 maka f ’(5) = –3(5)2 + 6(5) + 24 = –16 < 0

Jadi Interval naik pada –2 < x < 4

Interval turun pada x < –2 atau x > 4

b. Titik stasioner dan jenisnya

Fungsi naik, fungsi turun, maupun tidak keduanya

membentuk titik stasioner

max

Titik Balik

Titik Stasioner min

Titik Belok

Ada 2 cara menentukan titik stasioner dan jenisnya,

yakni dengan menggunakan turunan pertama dan

menggunakan turunan kedua

(1) Dengan menggunakan turunan pertama

Jika T(x1, y1) pada kurfa y = f(x) dikatakan titik

stasioner maka f ‘(x) = 0

Terdapat 3 jenis titik stasioner, yaitu:

(a) Titik balik maksimum

Tmax (x1, y1)

(+) (–)

f ‘(x) > 0 x1 f ‘(x) < 0

(b) Titik balik minimum

Tmin (x1, y1)

(–) (+)

f ‘(x) < 0 x1 f ‘(x) > 0

(c) Titik belok

Tbelokturun (x1, y1) Tbeloknaik (x1, y1)

(–) (–) (+) (+)

f ‘(x) > 0 x1 f ‘(x) < 0 f ‘(x) > 0 x1 f ‘(x) < 0

(2) Dengan menggunakan turunan kedua

(a) f ‘(x1) = 0 titik balik maksimum: Tmax (x1, y1)

f ”(x1) < 0 y1 adalah nilai maksimum

(b) f ‘(x1) = 0 titik balik minimum: Tmin (x1, y1)

f ”(x1) > 0 y1 adalah nilai minimum

(c) f ‘(x1) = 0 titik belok turun:

f ”( x1) = 0 Tbelokturun (x1, y1)

f ‘(x) < 0 untuk x < x1

(d) f ‘(x1) = 0 titik belok naik:

f ”( x1) = 0 Tbeloknaik (x1, y1)

f ‘(x) > 0 untuk x < x1

Contoh:

Tentukan titik stasioner dan jenisnya untuk fungsi

berikut:

1) f(x) = x3 – 3x

2 – 9x + 10

2) f(x) = x3 – 6x

2 + 12x + 6

Penyelesaian:

1) f(x) = x3 – 3x

2 – 9x + 10

f ’(x) = 3x2 – 6x – 9

f ’(x) = 0

3x2 – 6x – 9 = 0 : 3

x2 – 2x – 3 = 0

(x – 3)(x + 1) = 0

x = 3 x = –1

Cari y dengan mensub x ke f(x) = x3 – 3x

2 – 9x + 10

Untuk x = 3

y = (3)3 – 3(3)

2 – 9(3) + 10 = –17

Titiknya (3, –17)

Untuk x = –1

y = (–1)3 – 3(–1)

2 – 9(–1) + 10 = 15

Titiknya (–1, 15)

(+) (–) (+)

–1 3

Uji subst x ke f ’(x) = 3x2 – 6x – 9

x = 4 maka f ’(4) = 3(4)2 – 6(4) – 9 = 15 > 0

x = 0 maka f ’(1) = 3(0)2 – 6(0) – 9 = –9 < 0

x = –2 maka f ’(–2) = 3(–2)2 – 6(–2) – 9 = 15 > 0

Jadi Titik (3, –17) adalah titik balik minimum dan

Titik ((–1, 15) adalah titik balik maksimum

2) f(x) = x3 – 6x

2 + 12x + 6

f ’(x) = 3x2 – 12x + 12

f ’(x) = 0

3x2 – 12x + 12 = 0 : 3

x2 – 4x + 4 = 0

(x – 2)(x – 2) = 0

x = 2 x = 2

Cari y dengan mensub x ke f(x) = x3 – 6x

2 + 12x + 6

x = 2

y = (2)3 – 6(2)

2 + 12(2) + 6 = 14 Titiknya (2, 14)

(+) (+)

2

Uji subst x ke f ’(x) = 3x2 – 6x – 9

x = 4 maka f ’(4) = 3(4)2 – 12(4) + 12 = 12 > 0

x = 0 maka f ’(0) = 3(0)2 – 12(0) + 12 = 12 > 0

Jadi Titik (2, 14) adalah titik belok

Kerjakan soal tersebut dengan menggunakan

turunan kedua

c. Nilai maksimum dan minimum suatu fungsi

dalam interval tertutup

Dalam menentukan nilai suatu fungsi dalam interval

tertutup dengan dua kemungkinan

Contoh:

Tentukan titik maksimum dan titik minimum fungsi

f(x) = x2 – 4x + 6 dalam interval –1 x 3

Penyelesaian

f(x) = x2 – 4x + 6 f ’(x) = 0

f ’(x) = 2x – 4 2x – 4 = 0

2x = 4

x = 2

Subst x ke f(x) = x2 – 4x + 6

x = 2 maka f(2) = (2)2 – 4(2) + 6 = 2 Titiknya (2, 2)

x = –1 maka f(–1) = (–1)2 – 4(–1) + 6 = 11 Titiknya

(–1, 11)

x = 3 maka f(3) = (3)2 – 4(3) + 6 = 2 Titiknya (3, 3)

Jadi Titik maksimum adalah (–1, 11) dan

Titik minimum adalah (2, 2)

d. Menggambar grafik fungsi aljabar

Langkah-langkah menggambar grafik fungsi aljabar

sebagai berikut:

1) Menentukan titik potong grafik dengan sumbu

koordinat (jika titik-titik itu mudah ditetapkan)

2) Menentukan titik stasioner dan jenisnya serta

interval fungsi naik dan fungsi turun.

3) Menentukan beberapa titik bantu

3. Kecepatan dan Percepatan

Jika S(t) adalah fungsi yang menyatakan jarak atau

posisi suatu benda

Kecepatan: V(t) = S ’(t)

Percepatan: a(t) = S ”(t)

nilai-nilai fungsi

dari titik stasioner

nilai-nilai fungsi dari

ujung-ujung interval