Rotasi (putaran) 3q4k43

mmittajs874.blogspot.com

PUTARAN (ROTASI) Definisi : Sebuah sudut berarah adalah suatu sudut yang salah satu kakinya ditentukan sebagai kaki awal dan kaki yang lain sebagai kaki akhir. ⃗⃗⃗⃗⃗ . Lambang ⦨ABC adalah untuk sudut berarah dengan kaki awal ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐵𝐴 dan kaki akhir 𝐵𝐶 Untuk melambangkan besarnya sebuah sudut berarah kita tentukan hal-hal berikut : m (⦨ ABC) = m (∠ABC) apabila orientasi ganda (BAC) adalah positif m (⦨ ABC) = - m (∠ABC) apabila orientasi ganda (BAC) adalah negatif C

C

G

B A

B

m (⦨ ABC) = 45

H

A

I m (⦨ GHI) = 150

m (⦨ CBA) = - 45

Apabila ∠ ABC sebuah sudut, maka ∠ ABC = ∠ CBA sehingga m (∠ ABC) = m (∠ CBA). Tetapi untuk sebuah sudut berarah ABC, berlaku m (⦨ ABC) = - m (⦨ CBA). Ini disebabkan orientasi ganda (BAC) selalu lawan orientasi ganda (BCA). Apabila ada dua garis berpotongan yang tidak tegak lurus, sudut antara dua garis itu kita pilih sudut lancip. Sebab ada dua pasang sudut bertolak belakang, satu pasang lancip dan satu pasang tumpul. Pada gambar 11.2 besarnya sudut antara garis s dan garis t adalah 70 sedangkan besarnya sudut antara s dan u adalah 80. u

C

t 70 30

Gambar 11.2

s

A

B

P Gambar 11.3

Kita sekarang akan lebih merinci sudut antara dua garis sebagai berikut. Andaikan garis s dan garis t berpotongan dititik A (gambar 11.3). andaikan P sebuah titik pada s sedangkan B dan C dua titik t sehingga A terletak antara B dan C. Jika ∠ PAB lancip, maka

Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA

mmittajs874.blogspot.com dikatakan bahwa sudut dari s ke t adalah ∠ PAB. Jika ∠ PAB tumpul, maka sudut dari s ke t adalah ⦨ PAC. Pada gambar 11.3 jika m(∠ PAB) = 150, maka besarnya sudut dari s ke t adalah m(⦨ PAC) = -30 sedangkan besarnya sudut dari t ke s adalah m(⦨ CAP)= 30. u

t C

B P

70 A

30

D

s

F

E Gambar 11.4

Pada gambar 11.4 anda dapat melihat bahwa : 1. Sudut dari s ke t : m(⦨ APB) = 70 2. Sudut dari s ke u : m(⦨ DPC) = -80 3. Sudut dari u ke t : m(⦨ B) = -30 Sehingga dapat dikatakan bahwa sudut berarah dari satu garis ke garis lain dapat berkisar antara -90 hingga 90. Sedangkan sudut antara dua garis dapat berkisar antara 0 dan 90. Dengan didasari oleh sudut-sudut berarah diatas kita sekarang dapat menyelidiki lebih lanjut hasilkali reflexi-reflexi yang sumbu-sumbunya tidak saling tegak lurus dan juga tidak sejajar. Sifat ini dituangkan dalam teorema berikut.

Teorema 11.1 : Andaikan s dan t dua garis yang tidak saling tegak lurus dan yang berpotongan di titik A. Andaikan P dan Q dua titik yang berlainan dengan A, maka m(⦨ PAP”) = m(⦨ QAQ”) dengan P” = MtMs (P) dan Q” = MtMs (Q)

Bukti : Kasus 1 . Andaikan P dan K terletak pada garis s (gambar 11.5.a) maka MtMs (A) = A. Sebut peta ini A”, jadi A” = A, oleh karena MtMs sebuah isometri, maka P”, K” dan A” = A terletak pada satu garis yang melalui A. sehingga m(⦨ PAP”) = m (⦨ KAK”). Kasus 2. Apabila P ∉ s dan karena besar sudut-sudut tidak berubah terhadap isometri maka m(⦨ PAK) = m(⦨ P”AK”)

Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA

mmittajs874.blogspot.com Oleh karena komposit dua refleksi garis adalah sebuah isometri langsung maka orientasi ganda (APK) sama dengan orientasi ganda (AP”K”) Jadi m (⦨ PAK) = m(⦨ P”AK”). Apabila kedudukan P seperti dalam gambar 11.5.b maka m(⦨ PAP”) = m(⦨PAK) + m(⦨ KAP”). Sedangkan m(⦨ KAK”) = m(⦨ KAP”) + m(P”AK”). Sehingga m(⦨ PAP”) = m(⦨ KAK”) Kasus 3. Dengan cara yang serupa untuk kedudukan P seperti pada gambar 11.5.c, dapat pula dibuktikan bahwa m(⦨ PAP”) = m(⦨ KAK”) Jadi dapat disimpulkan bahwa : Untuk setiap titik P ≠ A kita peroleh : m(⦨ PAP”) = m(⦨ KAK”) Begitu pulan untuk titik Q : m(⦨ QAQ”) = m(⦨ KAK”) Sehingga m(⦨ QAQ”) = m(⦨ PAP”) Jadi oleh transformasi MtMs setiap titik terputar dengan sudut berarah yang sama mengelilingi titik yang sama.

Definisi 2 : Andaikan A sebuah titik dan ϕ sebuah bilangan yang memenuhi -180 < ϕ < 180. Sebuah rotasi mengelilingi A adalah sebuah padanan RAϕ : V → V yang ditentukan sebagai berikut : 1. RAϕ (A) = A 2. Jika P ≠ A maka RAϕ (P) = P’ sehingga m(⦨ PAP’) = ϕ dan AP’ = AP.

Teorema 11.2 : Jika s dan t dua garis yang tidak tegak lurus dan yang berpotongan di A dan jika sudut antara garis s ke garis t adalah ½ ϕ, maka RAϕ = MtMs Bukti : Andaikan sebuah titik P ≠ A dan titik K ≠ A pada s. andaikan K’ = MtMs (K) maka m(⦨ KAK’) = 2 x ½ ϕ = ϕ. Jika P’ = MtMs (P) maka menurut teorema 11.1 m(⦨ PAP’) = m(⦨ KAK’) sehingga m(⦨ PAP’) = ϕ Berhubung A’ = MtMs (A) = A dan berhubung MtMs sebuah isometri maka P’A’ = PA atau PA = P’A’. menurut ketentuan maka MtMs = RAϕ . Menurut teorema diatas, komposit dua refleksi terhadap dua garis yang berpotongan tidak tegak lurus adalah sebuah rotasi dengan titik potong kedua garis itu sebagai pusat.

Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA

mmittajs874.blogspot.com ⃗⃗⃗⃗⃗ membentuk dua sinar yang berlawanan arah, sehingga Jika kaki-kaki sudut ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐵𝐴 dan 𝐵𝐶 ⃗⃗⃗⃗⃗ ∪ 𝐵𝐶 ⃗⃗⃗⃗⃗ adalah ∠ ABC dengan misalnya (CBA), kita juga dapat mengatakan bahwa 𝐵𝐴 ukuran 180. Kita dapat pula menulis m(⦨ ABC) = 180 atau m(⦨ ABC) = -180. Dengan perluasan konsep sudut ini, kita juga dapat mendefinisikan rotasi dengan sudut berukuran 180 atau – 180. Maka rotasi demikian tidak lain suatu setengah putaran. Sehingga dapat dikatakan bahwa Akibat 1 : Hasilkali dua refleksi pada 2 garis adalah suatu rotasi atau suatu translasi. Oleh karena setiap rotasi dapat diuraikan sebagai dua refleksi garis maka, Akibat 2 : Setiap rotasi adalah suatu isometri langsung. Contoh : Jika RAϕ sebuah rotasi yang memetakan P pada P’, tentukanlah dua pasang garis yang dapat digunakan sebagai sumbu-sumbu refleksi sehingga komposit refleksi-refleksi ini adalah rotasi yang diketahui. Penyelesaian: 1. Andaikan s = ⃡⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝑃, t adalah garis bagi ∠ PAP’. Andaikan besarnya sudut dari s ke t adalah ½ ϕ maka RAϕ = MtMs 2. Andaikan u = ⃡⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝑃′ dan v sebuah garis yang melalui A sehingga besarnya sudut dari u ke v adalah ½ q maka juga RAQ = MvMu. Komposisi (hasilkali) putaran

Teorema 11.3 : Hasilkali dua rotasi adalah sebuah rotasi atau sebuah translasi. Bukti : Andaikan ada rotasi RA,ϕ1 dan rotasi RB,ϕz . Tarik garis s = ⃡⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐵 , Jika m(⦨ XAY) = m(⦨ XAZ) = ½ ϕ, maka RA,ϕ1 = MsMt dan RB,ϕz = MuMg. Jadi RB,ϕz RA,ϕ1 = (MuMg)( MsMt ) = MuMt Apabila u//t maka RB,ϕ2 RA,ϕ1adalah suatu geseran. Kalau u dan t berpotongan di C maka MuMt adalah suatu rotasi yang berpusat di C. Andaikan RCϕ = RB,ϕ2 RA,ϕ1 hubungan apakah yang terdapat antara ϕ, ϕ1 dan ϕ2 ? Dari gambar 11.10 kita lihat bahwa m(⦨ ABC) = ½ ϕ2 sedangkan m(⦨ BAC) = ½ ϕ1 Dengan demikian m(⦨ PCB) = ½ (ϕ1 + ϕ2 ) . Ini berarti bahwa sudut dari t ke u adalah ½ (ϕ1 + ϕZ ), sehingga 2ϕ = ϕ1 + ϕ2 . Jika ϕ1 + ϕ2 > 180 maka ϕ = (ϕ1 + ϕ2 ) – 360 Sebagai gambaran, andaikan ϕ2 = 140 dan ϕ1 = 60. Dalam hal ini m(∠ ACB) = 80 dan m(∠ PCB) = 100. Oleh karena m(⦨ ACB) = - 80 maka sudut dari t ke u adalah -80; jadi ϕ = -160. Perhatikan bahwa -160 = (ϕ1 + ϕ2 ) – 360.

Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA

mmittajs874.blogspot.com

KOMPOSISI (HasilKali) PUTARAN Hasilkali atau komposisi dua putaran dengan satu pusat adalah sebuah putaran dengan pusat yang sama disebut transformasi identitas. Transformasi identitas ini dapat dianggap sebagai sebuah putaran pula dengan sudut putar sebesar 0. Jadi dapat dikatakan bahwa himpunan putaran-putaran mengelilingi titik yang sama adalah tertutup terhadap komposisi. Teorema 11.3 : Hasilkali dua rotasi adalah sebuah rotasi atau sebuah translasi. Pembuktian: Andaikan terdapat rotasi 𝑅𝐴,𝜙1 dan rotasi 𝑅𝐵,𝜙𝑍 . Tarik garis s = ⃡⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐵 , jika m(⦨ XAY) = m(⦨ XAZ) = ½ ϕ2 maka 𝑅𝐴,𝜙1 = 𝑀𝑠 𝑀𝑡 dan 𝑅𝐵,𝜙𝑍 = 𝑀𝑢 𝑀𝑠 . Jadi 𝑅𝐵,𝜙𝑍 𝑅𝐴,𝜙1 = (𝑀𝑢 𝑀𝑠 )( 𝑀𝑠 𝑀𝑡 ) = 𝑀𝑢 𝑀𝑡 . Apabila u//t maka 𝑀𝑢 𝑀𝑡 adalah suatu rotasi yang berpusat di C. Andaikan 𝑅𝐶,𝜙 = 𝑅𝐵,𝜙2 𝑅𝐴,𝜙1 . hubungan apakah yang terdapat antara ϕ ϕ2 ϕ2 ? Dari gambar 11.10 kita lihat bahwa m(⦨ ABC) = ½ ϕ2 sedangkan m(⦨ BAC) = ½ ϕ1 . dengan demikian m(⦨ PCB) = ½ (ϕ1 + ϕ2). Ii berarti bahwa sudut dari t ke u adalah ½ (ϕ1 + ϕZ). sehingga 2ϕ = ϕ1 + ϕ2 . Jika ϕ1 + ϕ2 > 180 maka ϕ = (ϕ1 + ϕ2 ) – 360. Sebagai gambaran, andaikan ϕ2 = 140 dan ϕ1 = 60. Dalam hal ini m(< ACB) = 80 dan m(< PCB) = 100. Oleh karena m(⦨ ACB) = - 80 maka sudut dari t ke u adalah – 80. Jadi, ϕ = - 160. Sehingga – 160 = (ϕ1 + ϕ2 ) – 360

Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA