Bank Soal Matematika SMA Aplikasi Turunan Fungsi Trigonometri

Soal

Pilgan

Nilai minimum dari fungsi pada adalah ....

A

B

C

D

E

Pembahasan:

Diketahui:

Fungsi h(x)=2sin⁡x+5cos⁡xh\left(x\right)=2\sin x+\sqrt{5}\cos x pada 0≤x≤360°0\le x\le360\degree

Ditanya:

Nilai minimum fungsi h(x)h\left(x\right) ?

Jawab:

Perlu diingat untuk sembarang fungsi f(x)f\left(x\right) dan titik x=ax=a berlaku

  1. ketika f′(a)=0f'\left(a\right)=0 dan f′′(a)>0f''\left(a\right)>0 maka f(a)f\left(a\right) merupakan nilai minimum
  2. ketika f′(a)=0f'\left(a\right)=0 dan f′′(a)<0f''\left(a\right)<0 maka f(a)f\left(a\right) merupakan nilai maksimum
  3. ketika f′(a)=0f'\left(a\right)=0 dan f′′(a)=0f''\left(a\right)=0 maka f(a)f\left(a\right) bukan nilai ekstrim (minimum maupun maksimum).

Secara umum turunan pertama untuk beberapa fungsi sebagai berikut:

Untuk fungsi y=sin⁡xy=\sin x turunannya adalah y′=cos⁡xy'=\cos x

Untuk fungsi y=cos⁡xy=\cos x turunannya adalah y′=−sin⁡xy'=-\sin x

Untuk fungsi y=f(x)+g(x)y=f\left(x\right)+g\left(x\right) turunannya adalah y′=f′(x)+g′(x)y'=f'\left(x\right)+g'\left(x\right) 

Pada soal diketahui fungsi h(x)=2sin⁡x+5cos⁡xh\left(x\right)=2\sin x+\sqrt{5}\cos x pada 0≤x≤360°0\le x\le360\degree .

Misalkan h1(x)=2sin⁡xh_1\left(x\right)=2\sin x dan h2(x)=5cos⁡xh_2\left(x\right)=\sqrt{5}\cos x diperoleh

h1′(x)=2cos⁡xh_1'\left(x\right)=2\cos x

h2′(x)=5(−sin⁡x)=−5sin⁡xh_2'\left(x\right)=\sqrt{5}\left(-\sin x\right)=-\sqrt{5}\sin x

h′(x)=h1′(x)+h2′(x)=2cos⁡x−5sin⁡xh'\left(x\right)=h_1'\left(x\right)+h_2'\left(x\right)=2\cos x-\sqrt{5}\sin x

Perlu diingat bahwa turunan kedua suatu fungsi diperoleh dengan mencari turunan pertama dari turunan pertama fungsi tersebut. Diperoleh

h1′′(x)=−2sin⁡xh_1''\left(x\right)=-2\sin x

h2′′(x)=−5cos⁡xh_2''\left(x\right)=-\sqrt{5}\cos x

h′′(x)=h1′′(x)+h2′′(x)=−2sin⁡x−5cos⁡xh''\left(x\right)=h_1''\left(x\right)+h_2''\left(x\right)=-2\sin x-\sqrt{5}\cos x

Syarat pertama untuk mencari nilai minimum suatu fungsi adalah dengan mencari pembuat nol turunan pertamanya. Didapat

h′(x)=0h'\left(x\right)=0

⇔2cos⁡x−5sin⁡x=0\Leftrightarrow2\cos x-\sqrt{5}\sin x=0

⇔2cos⁡x=5sin⁡x\Leftrightarrow2\cos x=\sqrt{5}\sin x

⇔sin⁡xcos⁡x=25\Leftrightarrow\frac{\sin x}{\cos x}=\frac{2}{\sqrt{5}}

⇔tan⁡x=25\Leftrightarrow\tan x=\frac{2}{\sqrt{5}}

Perlu diingat pembagian kuadran sebagai berikut:

dan nilai sin⁡θ, cos⁡θ,\sin\theta,\ \cos\theta, dan tan⁡θ\tan\theta yang positif pada setiap kuadran adalah

Sebelumnya telah diperoleh tan⁡x=25\tan x=\frac{2}{\sqrt{5}} artinya xx berada di kuadran I dan III.

Perlu diingat bahwa nilai sin⁡θ, cos⁡θ,\sin\theta,\ \cos\theta, dan tan⁡θ\tan\theta dapat dinyatakan dalam segitiga siku-siku, yaitu

Sebelumnya telah diperoleh tan⁡x=25\tan x=\frac{2}{\sqrt{5}}, dengan menggunakan Teorema Pythagoras diperoleh

Dengan mengingat nilai positif atau negatif untuk setiap kuadran. Untuk kuadran I diperoleh sin⁡x=23\sin x=\frac{2}{3} dan cos⁡x=53\cos x=\frac{\sqrt{5}}{3} sehingga

h′′(x)=−2sin⁡x−5cos⁡xh''\left(x\right)=-2\sin x-\sqrt{5}\cos x

⇔h′′(x)=−2(23)−5(53)\Leftrightarrow h''\left(x\right)=-2(\frac{2}{3})-\sqrt{5}\left(\frac{\sqrt{5}}{3}\right)

⇔h′′(x)=−43−53\Leftrightarrow h''\left(x\right)=-\frac{4}{3}-\frac{5}{3}

⇔h′′(x)=−93\Leftrightarrow h''\left(x\right)=-\frac{9}{3}

⇔h′′(x)=−3<0\Leftrightarrow h''\left(x\right)=-3<0 (maksimum)

Karena yang dicari nilai minimum, maka tidak perlu dihitung nilainya.

Selanjutnya untuk kuadran III diperoleh sin⁡x=−23\sin x=-\frac{2}{3} dan cos⁡x=−53\cos x=-\frac{\sqrt{5}}{3} sehingga

h′′(x)=−2sin⁡x−5cos⁡xh''\left(x\right)=-2\sin x-\sqrt{5}\cos x

⇔h′′(x)=−2(−23)−5(−53)\Leftrightarrow h''\left(x\right)=-2(-\frac{2}{3})-\sqrt{5}\left(-\frac{\sqrt{5}}{3}\right)

⇔h′′(x)=43+53\Leftrightarrow h''\left(x\right)=\frac{4}{3}+\frac{5}{3}

⇔h′′(x)=93\Leftrightarrow h''\left(x\right)=\frac{9}{3}

⇔h′′(x)=3>0\Leftrightarrow h''\left(x\right)=3>0 (minimum)

Artinya nilai minimum fungsi h(x)h\left(x\right) adalah

h(x)=2sin⁡x+5cos⁡xh\left(x\right)=2\sin x+\sqrt{5}\cos x

⇔h(x)=2(−23)+5(−53)\Leftrightarrow h\left(x\right)=2(-\frac{2}{3})+\sqrt{5}\left(-\frac{\sqrt{5}}{3}\right)

⇔h(x)=−43−53\Leftrightarrow h\left(x\right)=-\frac{4}{3}-\frac{5}{3}

⇔h(x)=−93\Leftrightarrow h\left(x\right)=-\frac{9}{3}

⇔h(x)=−3\Leftrightarrow h\left(x\right)=-3 (nilai minimum).

Jadi nilai minimum fungsi h(x)h\left(x\right) adalah -3

K13 Kelas XII Matematika Trigonometri Turunan Fungsi Trigonometri Aplikasi Turunan Fungsi Trigonometri Skor 2
Matematika Peminatan LOTS
Video
19 April 2022
Aplikasi Turunan Fungsi Trigonometri | Matematika Peminatan | Kelas XII
Rangkuman
08 April 2020
Bab 5 | Bangun Datar | Matematika | Kelas 4

Siswa

Ingin latihan soal, nonton, atau unduh materi belajar lebih banyak?

Buat Akun Gratis

Guru

Ingin akses bank soal, nonton, atau unduh materi belajar lebih banyak?

Buat Akun Gratis

Soal Populer Hari Ini

Cek Contoh Kuis Online

Kejar Kuis

Cek Contoh Bank Soal

Kejar Soal