MAKALAH METODE TERBUKA: ITERASI SATU TITIK SEDERHANA, NEWTON RAPHSON

 METODE TERBUKA:

ITERASI SATU TITIK SEDERHANA, NEWTON RAPHSON

MAKALAH

Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Fisika Komputasi

Dosen Pengampu:

Winda Setya, M.Sc.

 

 

 

 


Disusun oleh:

Kelompok 3

Novia Melinda                        1182070043

Nursalmah Faturrahmah         1182070046

Vidya Astuti                           1182070067

Semester 6B

 

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UIN SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2021


KATA PENGANTAR

 

          Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat, dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah “Metode Terbuka: Iterasi Satu Titik Sederhana, Newton-Raphson” tepat pada waktunya. Shalawat serta salam kami sampaikan bagi Nabi Muhammad SAW.

          Adapun maksud dan tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas yang diberikan oleh dosen pada mata kuliah Fisika Komputasi. Proses penyusunan makalah ini tentunya melalui berbagai hambatan, namun berkat dukungan dari berbagai pihak kami dapat menyelesaikan tugas ini dengan baik. Oleh karena itu, kami menyampaikan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu terselesaikannya tugas makalah ini.

Bandung, Maret 2021

 

Penulis

 



BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang Masalah

Metode numerik merupakan metode yang menggunakan operasi hitung berupa operasi tambah, kurang, kali, dan bagi untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan yang diformulasikan secara matematis. Metode numerik memiliki ciri yaitu solusi yang didapatkan berupa angka, hanya memperoleh solusi yang menghampiri atau mendekati solusi sejati sehingga solusi numerik dimanakan solusi hampiran. Solusi hampiran memiliki selisih dengan solusi sejati, selisih ini disebut dengan galat atau error ().

Metode numerik bertujuan untuk memudahkan penyelesaian permasalahan yang membutuhkan penjabaran panjang dan rumit jika menggunakan metode analitik. Salah satu contohnya adalah menentukan akar-akar persamaan, jika diselesaikan menggunakan metode analitik maka penjabarannya sangat panjang sehingga tidak efisien. Untuk itu menetukan akar-akar persamaan dapat dilakukan menggunakan metode numerik yang disajikan dalam bentuk algoritma yang akan melakukan perhitungan secara iterasi sehingga didapatkan hasil yang mendekati solusi sejati. Metode terbuka merupakan metode numerik yang digunakan untuk mencari akar-akar persamaan. Metode terbuka meliputi metoda iterasi satu titik sederhana, metoda Newton-Raphson dan metoda Secant.

B.    Rumusan Masalah

1.   Bagaimana metode iterasi satu titik sederhana?

2.   Bagaimana metode dua grafik?

3.   Bagaimana metode Newton-Raphson?

4.   Bagaimana penentuan kriteria berhenti iterasi?

5.   Bagaimana jebakan pada metode Newton-Raphson?

C.    Tujuan

1.   Mengetahui bagaimana metode iterasi satu titik sederhana.

2.   Mengetahui bagaimana metode dua grafik.

3.   Mengetahui bagaimana metode Newton-Raphson.

4.   Mengetahui bagaimana penentuan kriteria berhenti iterasi.

5.   Memahami bagaimana jebakan pada metode Newton-Raphson.


 

BAB II

PEMBAHASAN

Metode terbuka adalah metode yang menggunakan satu, atau dua tebakan awal yang tidak perlu mengurung akar atau tidak memerlukan rentang sejumlah nilai (Prastiyo, 2018). Metode terbuka tidak memerlukan nilai batas bawah dan nilai batas atas yang mengandung akar. Dalam literatur lain di sebutkan bahwa metode terbuka merupakan metode yang tidak memerlukan batas atas dan batas bawah pada perkiraan nilai awal. Pemrogaman dengan menggunakan metode terbuka dilengkapi dengan pemeriksaan terhadap konvergensi iterasi (Sasongko, 2010). Pada metoda terbuka yang diperlukan adalah tebakan awal akar. Dengan prosedur iterasi, tebakan awal akar ini digunakan untuk menghitung hampiran akar yang baru. Pada setiap kali iterasi, hampiran akar yang lama dipakai untuk menghitung hampiran akar yang baru. Alasan metode ini dinamakan metode terbuka adalah hampiran akar yang baru mungkin mendekati akar sejati (kovergen) atau mungkin juga menjauhinya (divergen). Hampiran akar sekarang pada hampiran akar  sebelumnya melalui prosedur lelaran, namun jika lelarannya konvergen, konvergensinya berlangsung sangat cepat dibanding metode tertutup (Zulkarnain, 2020). Pembahasan metoda terbuka meliputi pembahasan metoda iterasi satu titik sederhana, metoda Newton Raphson dan metoda Secant (Atmika, 2016).

A.    Metode Iterasi Satu Titik Sederhana

Teknik menentukan hampiran akar persamaan secara umum tergantung pada dugaan nilai awal yang mengapit nilai akar. Dalam beberapa kasus hal ini sulit dilakukan, sehingga diperlukan suatu metode yang tidak memerlukan informasi awal. Salah satu metode yang demikian adalah metode iterasi satu titik sederhana (Ritonga J. S., 2019).

Metode iterasi satu titik sederhana adalah metode yang memisahkan x dengan yang lain sehingga diperoleh . Sebagai contoh untuk menyelesaikan persamaan   maka persamaan diubah menjadi  atau . g(x) inilah yang menjadi dasar iterasi pada metode iterasi sederhana ini.

Gambar 1. Ilustrasi metode iterasi satu titik sederhana

Metode ini kadang – kadang dinamakan juga metoda langsung atau metoda substitusi beruntun. Kesederhanaan metoda ini karena pembentukan prosedur iterasinya mudah dibentuk dalam bentuk persamaan (1.1) berikut.

Persamaan tersebut  diperoleh dari  f(x) = 0 yang diubah menjadi bentuk persamaan (1.1). Setelah itu ditentukan tebakan awal  kemudian hitung nilai dan seterusnya. Iterasi akan berhenti jika dipenuhi persamaan (1.2) berikut

                                                                (Afrianiita & Laksono, 2015)

Metode iterasi satu titik bisa konvergen tergantung dari tebakan awal dan bagaimana perilaku fungsi. Contoh:

Fungsi dipisahkan dan dinyatakn dalam bentuk persamaan

Dengan tebakan awal, iterasi menghasilkan

                                    Tabel 1. Hasil perhitungan dengan metode Iterasi Satu Titik Sederhana


Kesalahan relatif kira-kira 0,5 hingga 0,6 dari kesalahan iterasi sebelumnya, ini disebut konvergensi linear.

Algoritma Metode Iterasi Satu Titik Sederhana

1.     Definisikan f(x) dan g(x)

2.     Tentukan nilai toleransi e dan iterasi masimum (N)

3.     Tentukan tebakan awal 

4.     Untuk iterasi i=1 s/d N atau

5.     Akar persamaan adalah x terakhir yang diperoleh

Contoh pengaplikasian metode iterasi satu titik sederhana dengan bantuan Matlab:

Soal: Dengan menggunakan metoda iterasi satu titik sederhana dan bantuan perangkat lunak Matlab, tentukan akar dari persamaan berikut  dengan tingkat ketelitian 0.0010 %.

Penyelesaian:

clc

clear all

close all

close all hidden

%

[x,fval,exitflag,output] = fzero(@(x) (x^4) - (8.50*x^3) - (35.50*x^2) + (465*x) - 1000 ,3)

 

Hasil program

x =

3.8823

fval =

0

exitflag =

1

output =

intervaliterations    : 8

iterations      : 7

funcCount         : 24

algorithm        : ‘bisection, interpolation’

message        : ‘Zero found in the interval [2.04, 3.96]

Akar dari persamaan di atas adalah 3.8823 yang diperoleh pada iterasi ke-7.

B.    Metode Dua Grafik

Langkah-langkah penyelesaian Newton-Raphson secara grafis (lihat gambar 2):

a.     Tentukan sembarang titik  , kemudian hitung 

b.     Buat garis singgung padasehingga memotong sumbu  x di 

c.     Daritarik garis keatas sehingga memotong kurva fungsi di 

d.     Buat garis singgung padasehingga memotong sumbu  x di sumbu x3

e.     Dari x3   tarik garis keatas sehingga memotong kurva fungsi di f(x3)

f. Demikian seterusnya sampai mendekati titik x, dimana titik x inilah salah satu akar dari persamaan. (Triatmojo, 1995)


 



Gambar 2. Metode Newton-Raphson

Pernyataan masalah : pisahkan persamaan


 menjadi 2 bagian dan tentukan akarnya secara grafik.

Solusi : tuliskan kembali persamaan sebagai  y1= xdan 

 Didapatkan perhitungan yang disajikan pada tabel 1 dibawah ini

Tabel 2. Hasil perhitungan dengan metode grafik 2 kurva

0,0

0,0

1,000

0,2

0,2

0,819

0,4

0,4

0,670

0,6

0,6

0,549

0,8

0,8

0,449

1,0

1,0

0,368

 

Titik-titik ini telah digambarkan pada gambar berikut.

Gambar 3. Dua metode grafik alternative untuk menentukan akar dari

Pada gambar 3a terlihat bahwa akar berada pada titik dimana ia memotong sumbu x. Gambar 1b adalah akar perpontongan dai fungsi – fungsi komponen. Harga-harga x yang bersesuaian dengan perpotongan kedua fungsi dinyatakan oleh akar f(x) =0

Perpotongan dari kedua kurva tampak pada taksiran akar x=0,57   yang bersesuaian dnegan titik dimana kurva tunggal dalam gambar 1a memotong sumbu x. Metode 2 kurva sekarang dapat digunakan untuk melukiskan konsep konvergensi dan divergensi dari metode iterasi 1 titik, seperti gambar berikut.

 Gambar 4. Penjelasan grafik mengenai konvergensi (a) dan (b), serta divergensi (c) dan (d) dari iterasi 1 titik sederhana

Pada gambar 4 di atas grafik (a) dan (c) dinamakan pola monoton, sedangkan (b) dan (d) dinamakan osilasi atau pola spiral. Perhatikan bahwa konvergensi terjadi bila [g'(x)}<1

C.    Metode Newton-Raphson

Metode Newton-Raphson merupakan salah satu metode yang paling banyak digunakan dalam terapan sains dan rekayasa seperti untuk mencari akar-akar persamaan non-linear karena konvergensinya cepat dibanding metode lainnya. Metode ini diperkenalkan oleh Joseph Raphson dan Isaac Newton, serta termasuk kedalam metode terbuka dalam penyelesaian persamaan (Chapra, 1989). Metode Newton-Raphson menggunakan satu titik awal (initial value) sebagai perkiraan awal dan melakukan iterasi untuk mencari solusi dari persamaan nonlinear. Jika pemilihan titik awal memberikan nilai turunan pertamanya nol maka metode ini akan gagal dan iterasi tidak dapat dilakukan (Mahmul, 2017).

Kurva fungsi yang bersangkutan dalam metode Newton-Raphson dihampiri dengan garis singgung kurva dititik yang sudah diperoleh. Kekonvergenan metode ini bersifat kuadratik (derajat kekonvergenannya 2) ke akar sederhana. Untuk akar ganda, metode ini mempunyai derajat kekonvergenan linier, dan dapat ditingkatkan menjadi kuadratik dengan memodifikasi rumus iterasinya, namun modifikasi rumus iterasi metode Newton-Raphson  memerlukan informasi derajat akar atau perhitungan turunan yang lebih tinggi (untuk mengetahui derajat akarnya).

Penurunan persamaan pada metode Newton-Raphson memiliki dua pendekatan yang dapat digunakan (Afrianita, 2015), yaitu:

1.   Penurunan metode Newton-Raphson secara geometri



Gambar 5. Analisis geometri metode Newton-Raphson

Source: Buku Metode Numerik

Berdasarkan Gambar 5, gradien garis singgung di  adalah

Atau

Sehingga prosedur iterasi metode Newton-Raphson dengan pengeksplisistan xr+1   adalah


2.   Penurunan metode Newton-Raphson dengan bantuan deret Taylor

Deret Taylor didefinisikan sebagai suatu fungsi f dan semua turunannya pada interval tertutup [a, b], yaitu:

Apabila deret ini dipotong sampai dengan orde ke-2, maka deret Taylor menjadi

dengan 1! = 1, sehingga untuk uraian  

didapat,

Akar persamaan diperoleh jika=0, dengan demikian prosedur iterasi yang merupakan iterasi Newton-Raphson adalah

Iterasi Newton-Raphson berhenti apabila  , 

atau secara relatif

Algoritma Metode Newton-Raphson, (Munir, 2017).

1.      Definisikan fungsi f(x) dan f'(x)  .

2.     Tentukan toleransi error dan iterasi maksimum.

3.     Tentukan nilai pendekatan awal (x0).

4.     Hitung f(x0)   dan F'(x0).

5.     Untuk iterasi  r=1 s/d n  atau [f(xr)]> e

Xr+1= Xr- f(xr)/ f'(Xr)

Hitung f(Xr)   dan f'(Xr)

6.     Akar persamaan adalah nilai Xrn yang terakhir diperoleh.

Adapun langkah-langkah penentuan akar dari suatu persamaan dengan metode Newton-Raphson adalah sebagai berikut (Afrianita, 2015).

1.   Tentukan taksiran awal akar untuk fungsi f(x)  . Untuk taksiran awal dari akar fungsi f(x) dinyatakan dalam bentuk X0

2.   Tentukan turunan pertama dari fungsi f(x)  . Untuk turunan pertama dari  f(x) dinyatakan dalam bentuk f'(x)

3.   Lakukan evaluasi f(x)   dan f'(x) untuk x=x0

4.   Hitung pendekatan akar yang baru dari fungsi f(x) dengan menggunakan persamaan berikut.

5.   Periksa kesalahan relatif  hasil perhitungan dimana:

a.   Jika kesalahan relatif  besar dari tingkat ketelitian yang  diizinkan maka perhitungan diulangi lagi langkah ke 2 sampai langkah ke 4.

b.   Jika kesalahan relatif  kecil dari tingkat ketelitian yang  diizinkan maka perhitungan selesai. Perhitungan kesalahan relatif menggunakan persamaan berikut.

Kriteria konvergensi metode Newton-Raphson, metode ini merupakan metode terbuka yang bentuk umum lelarannya yaitu,

Maka, untuk metode Newton-Raphson sebagai berikut.

Syarat agar lelaran konvergen adalah , maka

Karena itu, metode Newton-Raphson akan konvergen jika

 

Contoh pengaplikasian metode Newton-Raphson

Soal: Dengan menggunakan metode Newton-Raphson dan bantuan perangkat lunak Matlab, tentukan akar dari persamaan berikut  dengan tingkat ketelitian 0.0010 %.

Penyelesaian:

Script Matlab

clc

clear all

close all

%

disp(‘Metoda Newton Raphson’);

disp(‘======================’);

x = input(‘Nilai Tebakan Awal : ‘);

eps = input(‘Nilai Ketelitian : ‘);

itemax = input(‘Jumlah Iterasi Maksimum : ‘);

alfa = x;

disp (‘ ‘);

disp (‘Proses Iterasi’)

disp (‘======================’)

xlama = x;

tic

for i = 1:1:itemax

 if ft(xlama) == 0

 break;

 else

 xbaru = xlama - (fn(xlama,alfa)/ft(xlama));

 end

 disp ([‘Iterasi ke ‘,num2str(i),’,’,’ akar :

‘,num2str(xbaru)])

 if abs((xbaru-xlama)/xbaru) <= eps

 break;

 end

 xlama = xbaru;

end

salah = abs((xbaru-xlama)/xbaru);

disp (‘ ‘)

disp ([‘Nilai Akar : ‘,num2str(xbaru)])

disp ([‘Jumlah Iterasi : ‘,num2str(i)])

disp ([‘Kesalahan : ‘,num2str(salah)])

function f = fn(x,alfa);

f = x^4 - 8.5000*x^3 - 35.5000*x^2 + 465.0000*x - 1000.0000;

function f = ft(x);

f = 4*x^3 - 25.5000*x^2 - 71.0000*x + 465.0000;

 

Hasil Program

Metoda Newton Raphson

======================

Nilai Tebakan Awal : 3.0000

Nilai Ketelitian : 0.00001

Jumlah Iterasi Maksimum : 100

Proses Iterasi

======================

Iterasi ke 1, akar : 3.5594

Iterasi ke 2, akar : 3.81

Iterasi ke 3, akar : 3.8771

Iterasi ke 4, akar : 3.8823

Iterasi ke 5, akar : 3.8823

 

Nilai Akar : 3.8823

Jumlah Iterasi : 5

Kesalahan : 7.7129e-06

Akar dari persamaan diatas adalah 3.8823 yang diperoleh pada iterasi ke 5 dengan tingkat ketelitian kecil dari 0.0010 %.

D.    Penentuan Kriteria Berhenti Iterasi

Penetuan kriteria berhenti iterasi pada metode Newton Raphson ditentukan berdasarkan taksiran kesalahan yang tidak ditentukan oleh pengetahuan tentang akar itu sebelumnya (Hutagalung, 2017). Dimana taksiran kesalahan tersebut merupakan kesalahan relatif yang dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

Iterasi Newton-Raphson berhenti apabila , atau secara relatif  atau iterasi berhenti ketika nilai kesalahan relatif lebih kecil mendekati nilai toleransi (   dan ) yang telah ditentukan (Afrianita, 2015).

Contoh, menetukan akar persamaan dari fungsi  dengan nilai awal = 0 dan . Maka didapatkan hasil iterasi Newton-Raphson sebagai berikut.

Tabel 2. Hasil Iterasi Newton-Raphson

Source: (Ritonga J. &., 2019)

i

0

0.500000

-

1

0.618976

0.118976

2

0.605444

0.013532

3

0.605266

0.000177

4

0.605267

0.000000

 Berdasarkan Tabel 2 diperoleh hampiran akar  dan iterasi terhenti pada iterasi keempat (Ritonga J. &., 2019). Hal ini karena pada iterasi keempat diperoleh nilai  yang lebih kecil dari nilai  dan paling dekat, sehingga iterasi berhenti pada iterasi keempat.

E.    Jebakan Pada Metode Newton-Raphson

Metode Newton-Raphson tidak menggunakan prinsip penggunaan akar lagi, akibatnya metode Newton-Raphson tidak dijamin lagi kekonvergenannya (Susila, 1993). Fungsi yang konvergen secara perlahan menggunakan metode Newton-Raphson. Konvergen ini adalah dimana kesalahan semakin lama semakin kecil.

Pernyataan masalah: tentukan akar positif dari  menggunakan metode Newson-Raphson dan tebakan awal

Solusi

 , didapatkan hasil seperti disajikan pada tabel dibawah

Tabel 3. Hasil perhitungan untuk jebakan pada metode Newton-Raphson

Iterasi

0

0,5

1

51,65

2

46,485

3

41,8365

4

37,65285

5

33,887565

1,000000000

 


Setelah taksiran pertama, ia akan konvergen pada akar sebenarnya, yakni 1, tapi dengan kelajuan yang sangat perlahan. Disamping konvergen yang perlahan yang di sebabkan sifat bawaan fungsi, kesukaran lain timbul, seperti diperlihatkan pada gambar dibawah ini.


Gambar 6. Empat kasus dimana metode Newton-Raphson memperlihatkan konvergen yang kurang baik

Gambar 6a memperlihatkan kasus dimana sebuah titik belok, yakni  terjadi dalam kekosongan suatu akar. Perhatikan bahwa iterasi dimulai pada  dan berlanjut dari akar divergen.

Gambar 6b memperlihatkan kecenderungan dan teknik Newton-Raphson untuk berisolasi disekitar harga maksimal dan minimal setempat. Osilasi yanyg demikian bisa tertahan atau seperti dalam gambar 3b, sebuah kemiringan yang mendekati ol dicapai dimana solusi ditempatkan jauh dari daerah yang diinginkan.

Gambar 6c memperlihatkan bagaimana sebuah tebakan awal yang mendekati suatu akar dapat meloncar kesuatu lokasi jauh dari beberapa akar. Kecenderungan menjauh dari daerah yanyg diinginkan disebabkan ditemukannya nilai kemiringan yang mendekati nol. Tentunya harga kemiringan nol yakni  tak dibolehkan dalam metode Newton-Raphson. Secara grafik (gambar 6d) berarti solusi bergerak secara horizontal dan tak pernah memotong sumbu x. Jadi kita harus mempunyai tebakan awal yang mendekati akar (Subakti, 2004).

F.    Contoh Soal

Soal : Metode Iterasi Titik Tetap

          Tentukan akar dari fungsi  

dengan metode iterasi titik tetap

Penyelesaian :

1)    Buka aplikasi Matlab, maka akan muncul kotak logo seperti berikut




2)    Setelah itu akan terlihat tampilan aplikasi Matlab, kemudian pilih menu File -> New -> Script

3)    Setelah itu akan tampil kolom editor kemudian isikan Source Code sebagai berikut :

 tic;%awal program

clc;clear;%membersihkan commond window

Xn=1;%deklarasi variabel dan inisialisasi Xn=1

eps=10^(-6);%galat toleransi

galat=1;%inisialisasi nilai galat=1

k=1;%deklarasi variabel dan inisialisasi k=0

while galat>eps;

Xn1=sqrt(4*Xn+log(Xn));

FXn=Xn1.^2-4*Xn1-log(Xn1);

Xn=Xn1;

galat=abs(FXn);

k=k+1;

end

disp('Akar dari fungsi X^2-4*X-ln(X)dengan metode iterasi titik tetap');
%menampilkan kalimat 'Akar dari fungsi X^2-4*Xln(X)dengan metode iterasi titik tetap'
disp('------------------------------------------------- --------------');
%menampilkan simbol '--------------------------------'
fprintf('Akar Hampiran = %10.8f\n',Xn1);
%menampilkan kalimat 'Akar Hampiran = ' serta nilai pada Xn1 dengan 10 space dan 8 angka dibelakang koma
fprintf('Nilai fungsi = %10.8f\n',FXn);
%menampilkan kalimat 'Nilai fungsi = ' serta nilai pada FXn dengan 10 space dan 8 angka dibelakang koma
fprintf('Akar fungsi abs = %10.8f\n',galat);
%menampilkan kalimat 'Akar fungsi abs = ' serta nilai pada galat dengan 10 space dan 8 angka dibelakang koma
fprintf('banyak iterasi = %4.0f\n',k);
%menampilkan kalimat 'banyak iterasi =' serta nilai pada k dengan 4 space dan 0 angka dibelakang koma
fprintf('selang waktu konvergen = %10.8f\n',toc);
%menampilkan kalimat 'selang waktu konvergen =' serta nilai pada toc dengan 10 space dan 8 angka dibelakang koma

4)    Setelah itu klik run atau juga bisa di copy ke command windows dan di enter


5)    Maka akan didapat hasil

Jadi dari output software Matlab di atas ditemukan akar persamaannya adalah 4.33826293 dengan 26 kali iterasi dan selang waktu konvergen adalah 0.01987751 detik.

 


 

Soal: Metode Newton-Raphson Menggunakan Matlab

Persamaan keadaan van der Waals, perpanjangan sederhana dari hukum gas ideal yang ditemukan pada tahun 1873 oleh fisikawan Belanda Johanes Diderik van der Waals, adalah


Dimana konstanta a dan b, karakteristik zat gas ditentukan secara eksperimental. Untuk P di atmosfer, V dalam liter, n dalam mol, dan T dalam kelvin. R sekitar 0,0820 liter atm deg-1mole-1. Volume 1 mol gas sempurna pada kondisi standar (1 atm, 273 K) adalah 22.415 liter. Temukan volume yang ditempati oleh 1 mol gas berikut, dengan nilai a dan b yang diberikan:

Gas

a

b

1.36

0.0318

3.78

0.0441

6.71

0.0564

Penyelesaian:

1)    Tentukan fungsi tiap gas

Fungsi dari persamaan Van der Waals sebagai berikut.

Kedua ruas dikalikan dengan V2, sehingga

Subtitusikan nilai  dan sehingga
Berikut ini fungsi tiap gas berdasarkan tabel diatas.
2)    Tentukan turunan fungsi tiap gas

Berikut ini trurunan pertama dari fungsi tiap gas berdasarkan tabel diatas.

          

3)    Buka Matlab 2013a hingga muncul tampilan berikut

4)    Klik New Script pada bagian pojok kiri atas hingga muncul tampilan berikut

5)    Simpan script tiap fungsi dan turunannya sebagai berikut

·   Fungsi gas  : simpan dengan nama “fungsigas.m”

 

function y=fungsigas(v)

y=v^3-(22.4178*v^2)+(1.36*v)-0.0432;

end

 

 

·   Diferensial fungsi gas  : simpan dengan nama “fungsigas_diff.m”

 

function y=fungsigas_diff(v)

y=(3*v^2)-(44.8356*v)+1.36;

end

 

·   Fungsi gas  : simpan dengan nama “fungsigas2.m”

 

function y=fungsigas2(v)

y=v^3-(22.4301*v^2)+(3.78*v)-0.1550;

end

 

·   Diferensial fungsi gas  : simpan dengan nama “fungsigas2_diff.m”

function y=fungsigas2_diff(v)

y=(3*v^2)-(44.8602*v)+3.78;

end

 

·   Fungsi gas  : simpan dengan nama “fungsigas3.m”

 

function y=fungsigas3(v)

y=v^3-(22.4424*v^2)+(6.71*v)-0.3784;

end

 

·   Diferensial fungsi gas  : simpan dengan nama “fungsigas3_diff.m”

function y=fungsigas3_diff(v)

y=(3*v^2)-(44.8848*v)+6.71;

end

6)    Simpan script berikut dengan nama “Newton.m”

clear

clc

disp('Metode Newton-Raphson');

disp('Tekan enter untuk lanjut');

pause

 

f=input('Fungsi f:');

f_diff=input('Turunan fungsi f:');

x1=input('Masukan nilai awal:');

imax=input('Masukan iterasi maksimal:');

galat1=input('Masukan galat toleransi:');

iter=0;

 

fprintf('\n   Iterasi       Akar       f(Akar)       Galat\n');

for k=1:imax

    iter=iter+1;

    x2=x1-(feval(f,x1)/feval(f_diff,x1));

    galat=abs((x2-x1)/x2);

    x1=x2;

    y=feval(f,x1);

    fprintf('%10.0f   %6.10f   %6.10f   %6.10f\n',[iter;x1;y;galat])

    if (galat<galat1 || (iter>imax)),break,end

end

fprintf('Akarnya adalah = %6.10f\n',x1)

 

7)    Pada script “Newton.m” klik run yang terdapat dibagian atas hingga muncul tampilan sebagai berikut

 

Dapat juga dengan mengcopy-paste script ke bagian command window lalu tekan enter.

“selalu tekan enter untuk lanjut ke langkah berikutnya”

8)    Masukan fungsi sesuai perintah dengan format ‘namafungsi’

 


9)    Masukan nilai awal, iterasi maksimum, dan galat toleransi

 

10) Akan muncul hasil sebagai berikut


Hasil iterasi




BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Metode terbuka adalah metode yang menggunakan satu, atau dua tebakan awal yang tidak perlu mengurung akar atau tidak memerlukan rentang sejumlah nilai. Metode terbuka terdiri dari metode iterasi satu titik sederhana, metode Newton-Raphson dan metode Secant.

Metode iterasi satu titik sederhana adalah metode yang memisahkan x dengan yang lain sehingga diperoleh . Metode grafik 2 kurva merupakan metode yang dapat digunakan untuk pemecahan masalah pemrograman linier yang hanya memiliki dua atau tiga variabel. Grafik disusun dari persamaan yang telah diformulasikan sedemikian sehingga akan didapatkan titik-titik sebagai solusi, yang merupakan hasil dari perpotongan garis. Metode ini juga dapat digunakan untuk melukiskan konsep konvergensi dan divergensi dari metode iterasi satu titik sederhana.

Metode Newton-Raphson merupakan metode yang memiliki konvergensi cepat dibanding metode lainnya sehingga paling banyak digunakan dalam terapan sains dan rekayasa. Metode ini memiliki dua pendekatan dalam penurunan persamaannya, yaitu penurunan secara geometri dan penurunan dengan bantuan deret Taylor. Penetuan kriteria berhenti iterasi pada metode Newton Raphson ditentukan berdasarkan taksiran kesalahan terhadap nilai toleransi yang telah ditentukan. Iterasi akan berhenti ketika nilai taksiran kesalahan lebih kecil dan mendekati nilai toleransi.

Jebakan pada metode Newton-Raphson yaitu kekonvergenan yang lambat karena sifat alami dari fungsinya, iterasi yang dimulai pada  yang semakin lama semakin menjauhi akar, berayun (osilasi) memutari suatu minimum atau maksimum lokal, dan kecenderungan menjauh dari daerah yang diinginkan disebabkan ditemukannya nilai kemiringan yang mendekati nol. Untuk mengatasi hal-hal tersebut maka diperlukan tebakan awal yang mendekati akar.


DAFTAR PUSTAKA

Afrianiita, R., & Laksono, H. D. (2015). Metoda Numerik dengan Matlab. Padang: (LPTIK) Universitas Andalas.

Afrianita, R. &. (2015). Metode Numerik dengan Matlab. Padang: LPTIK Universitas Andalas.

Atmika, I. (2016). Diktat Mata Kuliah: Metode Numerik. Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana.

Chapra, S. C. (1989). Metode Numerik Edisi Ke-2. Jakarta: Erlangga.

Hutagalung, S. N. (2017). Pemahaman Metode Numerik (studi Kasus Metode Newton-Raphson) Menggunakan Pemrogaman Matlab. Jurnal teknologi Informasi. 1(1), 95-100.

Mahmul, M. K. (2017). Modifikasi Metode Newton-Raphson untuk Mencari Solusi Persamaan Linear dan Nonlinear. Buletin Ilmiah Mat. Stat. dan Terapannya (Bimaster). 6(2), 69-76.

Munir, R. (2017). Metode Numerik Sebagai Algoritma Komputasi. Surabaya: Politeknik Elektronika Negeri Surabaya-ITS.

Prastiyo, Y. (2018). ANALISA NUMERIK KEKUATAN RANGKA PADA PROTOTYPE ELEVATOR PABRIK KELAPA SAWIT (SKRIPSI). Medan: FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA.

Ritonga, J. &. (2019). Perbandingan Kecepatan Konvergensi Akar Persamaan Non Linier Metode Titik Tetap dengan Metode Newton-Raphson Menggunakan Matlab. Informasi (Jurnal Informatika dan Sistem Informasi). 11(2), 51-64.

Ritonga, J. S. (2019). PERBANDINGAN KECEPATAN KONVERGENSI AKAR PERSAMAAN NON LINIER METODE TITIK TETAP DENGAN METODE NEWTON RAPHSON MENGGUNAKAN MATLAB. INFORMASI (Jurnal Informatika dan Sistem Informasi), 51-64.

Sasongko, S. B. (2010). METODE NUMERIK DENGAN SCILAB. Yogyakarta: C.V Andi Offset .

Subakti, I. (2004). Metode Numerik Edisi Jurusan T. Informatika ITS. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.

Susila, I. N. (1993). Dasar-Dasat Metode Numerik. Bandung: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderak Pendidikan Tinggi Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan Pendidikan TInggi.

Triatmojo, B. (1995). Metode Numerik. Yogyakarta: Beta Offset.

Zulkarnain, &. J. (2020). Solusi Numerik Logika Fisika Berbasis Matlab Algoritm. Malang: Ahlimedia Press.

 Makalah ini dapat kalian  download dengan mengklik ini

Posting Komentar

0 Komentar