Berikut ini merupakan soal dan pembahasan mengenai fungsi pembangkit bagian dasar yang cocok dipelajari untuk meningkatkan pemahaman tentang materi yang bersangkutan. Pos ni merupakan lanjutan dari pos sebelumnya yang ada pada tautan berikut.
Baca: Soal dan Pembahasan – Fungsi Pembangkit Bagian Dasar (Bagian 1)
Setelah ini, kita dapat mempelajari penerapan fungsi pembangkit untuk memecahkan persoalan kombinatorika terkait permutasi dan kombinasi. Silakan cek tautan di bawah.
Baca Juga: Soal dan Pembahasan- Fungsi Pembangkit untuk Kombinasi
Baca Juga: Soal dan Pembahasan- Fungsi Pembangkit untuk Permutasi
Quote by Sigmund Freud
The only person with whom you have to compare yourself is you in the past.
Soal Nomor 16
Tentukan koefisien dalam ekspresi.
Pembahasan
Perhatikan bahwa,
Untuk memperoleh koefisien , kita hanya perlu menentukan koefisien dalam ekspresi kurungnya. Perhatikan bahwa ekspresi yang dimaksud dalam keadaan dipangkatkan sehingga kita tidak bisa langsung menyimpulkan bahwa koefisien -nya adalah .
Ingat kembali preposisi berikut.
Kita akan menentukan koefisien , berarti yang dipilih adalah . Jadi, koefisien dalam ekspresi tersebut adalah
Dengan demikian, koefisien dalam ekspresi adalah
[collapse]
Soal Nomor 17
Tentukan koefisien dalam ekspresi .
Pembahasan
Perhatikan bahwa,
Dengan menggunakan metode Segitiga Pascal atau Teorema Binomial pada ekspresi , diperoleh
Karena yang akan dicari adalah koefisien , maka kita temukan bahwa hanya dua suku pertama dalam ekspresi yang akan ditinjau karena pangkatnya tidak melebihi , yaitu dan .
- Karena , maka langkah yang perlu dilakukan adalah menentukan koefisien dalam . Dengan menggunakan preposisi yang sama pada Soal Nomor 16, didapat
- Karena , maka langkah yang perlu dilakukan adalah menentukan koefisien dalam . Dengan menggunakan prinsip yang sama,
Jadi, koefisien adalah
Catatan: Angka dan didapat dari koefisien dan dalam ekspresi .
[collapse]
Soal Nomor 18
Tentukan FPB dari barisan
Pembahasan
Misalkan adalah FPB dari sehingga menurut definisinya,
Perhatikan bahwa ekspresi merupakan hasil integrasi dari terhadap sehingga diperoleh
Jadi, FPB dari barisan tersebut adalah
[collapse]
Soal Nomor 19
Tentukan FPB dari barisan dan .
Pembahasan
Misalkan merupakan FPB dari sehingga
Gunakan perluasan ekspansi dari
Ganti menjadi ) sehingga diperoleh
Jadi, FPB dari barisan adalah
Sekarang, misalkan merupakan FPB dari sehingga
Dengan menggunakan rumus ekspansi, diperoleh
Jadi, FPB dari barisan adalah
[collapse]
Soal Nomor 20
Tentukan FPB dari barisan
Pembahasan
Misalkan adalah FPB dari sehingga dengan definisi FPB, diperoleh,
Perhatikan bahwa
Abaikan (karena ) sehingga bentuk sigma di atas dapat ditulis menjadi
Dengan menggunakan perluasan dari , diperoleh
Jadi, FPB dari barisan tersebut adalah
Catatan: Untuk mengintegrasikan bentuk integral ini, teman-teman perlu menguasai teknik dekomposisi pecahan parsial (karena penyebutnya dapat difaktorkan secara langsung).
Tinjau integrannya (ambil salah satu, misalkan untuk variabel ):
Dalam hal ini, kita akan menentukan nilai dan . Samakan kembali penyebutnya,
Dengan hanya meninjau pembilangnya, kita tahu bahwa
Berarti, dan . Selesaikan SPLDV ini sehingga didapat bahwa . Jadi, integrannya dapat diubah menjadi . Proses integrasi dengan integran seperti ini tidak akan menjadi hal yang sulit lagi untuk dilakukan.
[collapse]
Soal Nomor 21
Tentukan fungsi pembangkit eksponensial dari .
Pembahasan
Misalkan adalah FPE dari . Dengan menggunakan definisi FPE, kita peroleh
Tinjau operator sigma pada suku pertama.
Gunakan teorema turunan pada fungsi pembangkit.
Katakanlah kita mempunyai barisan baru, sebut saja , yang memiliki FPE dan kita ketahui bahwa turunan pertama adalah
Ini berarti, barisan lain, sebut saja memiliki FPE
Lanjutkan ke bentuk
Jadi, FPE dari barisan tersebut adalah
[collapse]
Soal Nomor 22
Tentukan barisan yang memiliki FPE .
Pembahasan
Misalkan merupakan FPE dari barisan yang dimaksud, sebut saja . Dengan menggunakan perluasan Teorema Binomial, yaitu
kita peroleh bahwa,
Dengan meninjau kembali definisi FPE bahwa
dengan , batas bawah operator sigma tidak memengaruhi, diperoleh bahwa
Ingat bahwa batas atas atau pada bentuk ini menghasilkan nilai yang sama, sebab apabila , maka didefinisikan nilai binomnya adalah .
[collapse]
Soal Nomor 23
Tentukan barisan yang memiliki fungsi pembangkit biasa .
Pembahasan
Perhatikan bahwa
Jadi, barisan yang dimaksud adalah atau bila ditulis dalam bentuk rumus sebagai berikut.
[collapse]
Soal Nomor 24 (Soal ON MIPA-PT Bidang Matematika)
Dalam bentuk yang paling sederhana, fungsi pembangkit biasa (ordinary generating function) dari barisan adalah
Penyelesaian
Misalkan Berdasarkan definisi fungsi pembangkit biasa, dapat ditulis
(Baca: penyelesaian soal nomor 10)
Jadi, fungsi pembangkit biasa dari barisan adalah
[collapse]
Soal Nomor 25
Diberikan barisan rekursif dengan . Tentukan fungsi pembangkit biasa dari barisan tersebut.
Pembahasan
Ubah rumus barisan rekursif tersebut menjadi rumus barisan eksplisit.
Bagi kedua ruas dengan sehingga diperoleh
Misalkan sehingga diperoleh rumus barisan baru, yaitu
Karena , maka maka diperoleh suatu barisan bilangan , yang berarti . Dengan demikian,
Berdasarkan definisi fungsi pembangkit biasa,
Jadi, FPB dari barisan rekursif tersebut adalah
[collapse]
Soal Nomor 26
Diberikan barisan bilangan berikut
Tentukan fungsi pembangkit biasa dari barisan tersebut.
Pembahasan
Kita akan mendapatkan nilai rasio yang unik dari barisan tersebut.
Bentuk di atas jelas bukan rumus barisan standar untuk menentukan fungsi pembangkit biasa, tapi kita akan menemukan bahwa
Jika kita bandingkan dengan rasio tadi, kita peroleh . Jadi,
.
Untuk mendapatkan koefisien , bandingkan terhadap nilai sebagai berikut.
Berarti,
Dengan demikian,
Misalkan fungsi pembangkit biasa dari barisan sehingga
Jadi, fungsi pembangkit biasa dari barisan yang dimaksud adalah
[collapse]
Soal Nomor 27
Dengan menggunakan fungsi pembangkit biasa, tentukan jumlah dari
Pembahasan
Rumus barisan di atas adalah , yang memiliki fungsi pembangkit biasa
Berdasarkan teorema fungsi pembangkit mengenai koefisien jumlah suatu barisan, kita dapatkan
Jumlah yang dimaksud adalah koefisien dari , yaitu
$Diperolehlah jawaban persis seperti apa yang kita harapkan.
[collapse]
Soal Nomor 28
Hitunglah jumlah dari .
Penyelesaian
Fungsi pembangkit dari barisan adalah
(Lihat jawaban soal nomor 11)
Jumlah dari adalah koefisien dari dalam
Koefisien dari dalam adalah koefisien dalam , sedangkan koefisien dalam adalah koefisien dalam .
Dengan demikian, jumlah yang dimaksud adalah
[collapse]
Soal Nomor 29
Tentukan fungsi pembangkit dari .
Penyelesaian
Diberikan barisan . Untuk mencari fungsi pembangkitnya, kita harus melakukan dua tahap/proses, yaitu mencari fungsi pembangkit dengan koefisien dan (gunakan teorema turunan dalam fungsi pembangkit). Selain itu, kita dapat menggunakan cara lain sebagai berikut.
Misalkan fungsi pembangkit mempunyai koefisien dengan
sehingga ekspansi deret pangkat dari adalah
Bila ini dibandingkan dengan fungsi pembangkit
maka ini berarti
[collapse]
Soal Nomor 30
Tentukan fungsi pembangkit biasa dari barisan .
Penyelesaian
Misalkan adalah FPB dari barisan maka berdasarkan definisi FPB, dapat ditulis
Jadi, fungsi pembangkit biasa dari barisan tersebut adalah
NB: Ingat bahwa
[collapse]
Soal Nomor 31
Diketahui barisan merupakan hasil penjumlahan suku yang bersesuaian dari barisan dan . Tentukan fungsi pembangkit biasa dari barisan .
Pembahasan
Misalkan yang memiliki rumus dan yang memiliki rumus untuk .
FPB dari barisan dinyatakan oleh
FPB dari barisan dinyatakan oleh
Dengan demikian, FPB dari barisan adalah
[collapse]
Soal Nomor 32
Tentukan barisan yang dibangkitkan oleh fungsi
Pembahasan
Perhatikan bahwa merupakan Ekspansi Maclaurin dari
Bentuk dapat diekspansikan sebagai berikut.
Dengan memperhatikan koefisien setiap suku, diperoleh barisan geometri: dengan rumus untuk .
Jadi, barisan yang dibangkitkan oleh fungsi tersebut adalah
[collapse]