Calon Guru belajar matematika dasar SMA lewat Barisan dan Deret Bilangan Aritmetika. Sebagai contoh soal latihan untuk bahan diskusi, kita pilih dari soal Uji Kompetensi 5.1 pada buku Matematika SMA Kelas 11 Kurikulum 2013.
Definisi Barisan Aritmetika
Barisan adalah kumpulan objek-obejek yang disusun menurut pola tertentu. Objek pertama dinamakan suku pertama, objek kedua dinamakan suku kedua, objek ketiga dinamakan suku ketiga dan seterusnya sampai objek ke-n dinamakan suku ke-n atau Un.
Jika objek-objek tersebut berupa bilangan, maka bentuk penjumlahan dari objek-objek tersebut sampai n suku dinamakan deret bilangan.
Barisan aritmetika adalah suatu barisan angka-angka dimana U_{2} – U_{1} = U_{3} – U_{2} = \cdots = U_{n} – U_{n-1} disebut dengan beda(merupakan angka yang sama).
Untuk barisan aritmetika u_{1},\ u_{2},\ u_{3},\ \cdots, u_{n},
dimana u_{1} adalah suku pertama dan u_{2} suku kedua dan seterusnya sampai dengan u_{n} adalah suku ke-n.
Berdasarkan definisi barisan aritmetika maka berlaku:
\begin{align}
b\ &= u_{2}-u_{1} \\
&= u_{3}-u_{2} \\
&= u_{n}-u_{n-1} \\
\end{align}
Barisan aritmetika dapat kita tuliskan menjadi:
u_{1},\ u_{1}+b,\ u_{1}+2b,\ u_{1}+3b,\ \cdots
Untuk u_{1}=a barisan aritmetika dapat kita tuliskkan menjadi:
a,\ a+b,\ a+2b,\ a+3b,\ \cdots
Dari bentuk di atas, dapat kita temukan pola barisan aritmetika sebagai berikut:
\begin{align}
u_{1}\ &= a \\
u_{2}\ &= a+b \\
u_{3}\ &= a+2b \\
& \vdots \\
u_{10}\ &= a+9b \\
u_{11}\ &= a+10b \\
& \vdots \\
u_{n}\ &= a+\left( n-1 \right)b \\
\end{align}
Dari pola yang kita dapat di atas kita peroleh bentuk umum untuk suku suku ke-n barisan aritmetika yaitu:
u_{n}\ = a+\left( n-1 \right)
Deret Aritmetika
Deret aritmetika adalah penjumlahan barisan bilangan aritmetika.
Secara umum deret aritmetika dapat tuliskan:
a+\left( a+b \right)+ \left( a+2b \right)+ \cdots +\left( a+(n-1)b \right)
Jumlah satu suku pertama adalah S_{1}
\begin{align}
S_{1}\ &= u_{1} \\
&= a
\end{align}
Jumlah dua suku pertama adalah S_{2}
\begin{align}
S_{2}\ &= u_{1}+u_{2} \\
&= a+a+b \\
&= 2a+2b
\end{align}
Jumlah tiga suku pertama adalah S_{3}
\begin{align}
S_{3}\ &= u_{1}+u_{2}+u_{3} \\
&= a+a+b+a+2b \\
&= 3a+5b
\end{align}
Jumlah n suku pertama adalah S_{n}
\begin{align}
S_{n}\ &= u_{1}+u_{2}+u_{3}+ \cdots +u_{n-2}+u_{n-1}+u_{n} \\
&= a+a+b+a+2b+\cdots+a+(n-2)b+a+(n-1)b
\end{align}
Kita coba temukan rumus umum untuk S_{n}
\begin{align}
S_{n}\ &= a+a+b+a+2b+\cdots +a+(n-2)b+a+(n-1)b \\
S_{n}\ &= a+(n-1)b+a+(n-2)b+ \cdots + a+2b+a+b+a\ \ \ (+) \\
\hline
2S_{n}\ &= \left( a+a+(n-1)b \right) + \cdots + \left( a+(n-1)b+a \right) \\
2S_{n}\ &= \left( 2a+(n-1)b \right) +\cdots +\left( 2a+(n-1)b \right) \\
2S_{n}\ &= n \left( 2a+(n-1)b \right) \\
S_{n}\ &= \dfrac{n}{2} \left( 2a+(n-1)b \right)
\end{align}
Rumus untuk menentukan S_{n} di atas dapat kita jabarkan lagi yaitu:
\begin{align}
S_{n}\ &= \dfrac{n}{2} \left( a+a+(n-1)b \right) \\
S_{n}\ &= \dfrac{n}{2} \left( a+u_{n} \right)
\end{align}
Soal dan pembahasan yang khusus membahas barisan dan deret bilangan aritmetika atau barisan dan deret bilangan geometri terkait soal-soal Ujian Nasional atau soal masuk Perguruan Tinggi Negeri lainnya, dapat disimak pada catatan berikutnya yaitu Matematika Dasar Barisan dan Deret Aritmetika dan Matematika Dasar Barisan dan Deret Geometri.
Berikut kita coba diskusikan beberapa soal yang memuat tentang pola barisan atau deret bilangan aritmetika. Apakah termasuk barisan bilangan aritmetika atau deret bilangan aritmetika atau tidak keduanya silahkan di simak.
1. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Suatu barisan dengan rumus suku ke-n adalah u_{n} = 2n^{2} – 2.
(a). Tentukan lima suku pertama barisan tersebut.
(b). Tentukan n jika barisan tersebut yang bernilai 510.
Alternatif Pembahasan:
(a). Lima suku pertama barisan
- Suku pertama u_{1} = 2(1)^{2} – 2=0
- Suku kedua u_{2} = 2(2)^{2} – 2=6
- Suku ketiga u_{3} = 2(3)^{2} – 2=16
- Suku keempat u_{4} = 2(4)^{2} – 2=30
- Suku kelima u_{5} = 2(5)^{2} – 2=48
\begin{align} u_{n} &= 2n^{2} – 2 \\ 510 &= 2n^{2} – 2 \\ 510+2 &= 2n^{2} \\ \dfrac{512}{2} &= n^{2} \\ 256 &= n^{2} \\ 16 &= n \end{align}
2. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Bila a,\ b,\ c merupakan suku berurutan yang membentuk barisan aritmetika, buktikan bahwa ketiga suku berurutan berikut ini juga membentuk barisan aritmetika \dfrac{1}{bc},\ \dfrac{1}{ca},\ \dfrac{1}{ab}
Alternatif Pembahasan:
Diketahui bahwa a,\ b,\ c merupakan suku berurutan yang membentuk barisan aritmetika, sehingga berlaku:
\begin{align}
2u_{2} &= u_{1} + u_{3} \\
2b &= a + c
\end{align}
Untuk barisan \dfrac{1}{bc},\ \dfrac{1}{ca},\ \dfrac{1}{ab} akan dibuktikan bahwa berlaku 2u_{2} = u_{1} + u_{3}:
\begin{align}
2 \cdot \dfrac{1}{ca} &= \dfrac{1}{bc} + \dfrac{1}{ab} \\
\dfrac{2}{ca} &= \dfrac{ab+bc}{bc \cdot ab} \\
&= \dfrac{b \left( a+ c \right)}{ab^{2}c} \\
&= \dfrac{b \left( 2b \right)}{ab^{2}c} \\
&= \dfrac{2b^{2}}{ab^{2}c} \\
&= \dfrac{2}{ac}
\end{align}
Dari kesamaan bentuk di atas, terbukti bahwa 2u_{2} = u_{1} + u_{3} berlaku untuk barisan \dfrac{1}{bc},\ \dfrac{1}{ca},\ \dfrac{1}{ab}.
\therefore \dfrac{1}{bc},\ \dfrac{1}{ca},\ \dfrac{1}{ab} adalah barisan aritmetika.
3. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Semua bilangan genap positif dikelompokkan sebagai berikut. (2), (4, 6), (8, 10, 12), (14, 16, 18, 20), (22, 24, 26, 28, 30), \cdots tentukan bilangan yang terletak di tengah pada kelompok ke-15.
Alternatif Pembahasan:
Barisan bilangan di atas jika tidak dikelompokkan adalah barisan aritmetika dengan a=2 dan b=2:
(2), (4,6), (8,10,12), (14, 16, 18, 20), (22, 24, 26, 28, 30), (32, 34, 36, 38, 40,42),\ \cdots
Jika kita urutkan banyak bilangan pada setiap kelompok membentuk barisan aritmetika yaitu:
[1], [2], [3], [4], [5], \cdots, [14], [15]
jadi banyak bilangan pada kelompok ke-15 ada sebanyak 15 bilangan.
Dari barisan banyak bilangan di atas, dapat kita simpulkan bahwa:
- suku pertama pada kelompok ke-3 adalah suku ke-\left(s_{[2]}+1 \right)=\left( (1+2)+1 \right) atau suku ke-4 yaitu a+3b=8
- suku pertama pada kelompok ke-5 adalah suku ke-\left(s_{[4]}+1 \right)=\left( (1+2+\cdots+4)+1 \right) atau suku ke-11 yaitu a+10b=22
- suku pertama pada kelompok ke-6 adalah suku ke-\left(s_{[5]}+1 \right)= \left( (1+2+\cdots+5)+1 \right) atau suku ke-16 yaitu a+15b=32
- suku pertama pada kelompok ke-15 adalah suku ke-\left(s_{[14]}+1 \right)=\left( (1+2+\cdots+14)+1 \right) atau suku ke-106 yaitu a+105b=212
\begin{align} s_{n} &=\dfrac{n}{2} \left(2(a)+(n-1)b \right) \\ s_{[14]} &=\dfrac{14}{2} \left(2(1)+(14-1)(1) \right) \\ &=7 \left(2+13 \right) \\ &=7 \left( 15 \right) =105 \end{align} - suku pertama pada bilangan kelompok ke-16 adalah suku ke-\left(s_{[15]}+1\right)=\left( (1+2+\cdots+15)+1 \right) atau suku ke-121 yaitu a+120b=242
\begin{align} s_{n} &=\dfrac{n}{2} \left(2(a)+(n-1)b \right) \\ s_{[15]} &=\dfrac{15}{2} \left(2(1)+(15-1) (1) \right) \\ &=\dfrac{15}{2} \left(2+14 \right) \\ &=\dfrac{15}{2} \left( 16 \right) = 120 \end{align}
- kelompok ke-3, u_{t}=\dfrac{u_{2}+u_{4}}{2}=\dfrac{8+12}{2}=10
- kelompok ke-5, u_{t}=\dfrac{u_{11}+u_{15}}{2}=\dfrac{22+30}{2}=26
- kelompok ke-15, u_{t}=\dfrac{u_{106}+u_{120}}{2}=\dfrac{212+240}{2}=226
4. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Tentukan banyak bilangan asli yang kurang dari 999 yang tidak habis dibagi 3 atau 5 adalah\cdots
Alternatif Pembahasan:
Barisan bilangan asli yang kurang dari 999 adalah:
1,\ 2,\ 3,\ 4\, 5,\ \cdots\, 998
banyaknya adalah n=998
Pada barisan terdapat bilangan kelipatan 3 yaitu:
3,\ 6\, 9,\ \cdots\, 996
banyaknya adalah
\begin{align}
u_{n} &=a+ \left( n-1 \right) b \\
996 &=3+ \left( n-1 \right) 3 \\
996 &=3+ 3n-3 \\
996 &= 3n \\
\dfrac{996}{3} &= n\ \rightarrow n=332
\end{align}
Pada barisan terdapat bilangan kelipatan 5 yaitu:
5,\ 10\, 15,\ \cdots\, 995
banyaknya adalah
\begin{align}
u_{n} &=a+ \left( n-1 \right) b \\
995 &=5+ \left( n-1 \right) 5 \\
995 &=5+ 5n-5 \\
995 &= 5n \\
\dfrac{995}{5} &= n\ \rightarrow n=199
\end{align}
Pada barisan terdapat bilangan kelipatan 3 dan 5 yaitu:
15,\ 30\, 90,\ \cdots\, 990
banyaknya adalah
\begin{align}
u_{n} &=a+ \left( n-1 \right) b \\
990 &=15+ \left( n-1 \right) 15 \\
990 &=15+ 15n-15 \\
990 &= 15n \\
\dfrac{995}{5} &= n\ \rightarrow n=66
\end{align}
Untuk menghitung banyak bilangan yang habis dibagi 3 atau 5 kita pakai konsep bilangan kardinal yaitu:
\begin{align}
n\left ( A \cup B \right ) &= n(A)+n(B)-n\left ( A \cap B \right ) \\
n\left ( 3 \cup 5 \right ) &= n(3)+n(5)-n\left ( 3 \cap 5 \right ) \\
&= 332+199-66 \\
&= 465
\end{align}
Banyak bilangan asli yang tidak habis dibagi 3 atau 5 adalah selain bilangan yang kita sebutkan di atas yaitu:
2,\ 4,\ 7,\ 8,\ \cdots\, 998
banyaknya adalah banyak bilangan asli kurang dari 999 dikurang dengan banyak bilangan asli kelipatan 3 atau 5 yaitu 998-465= 533
5. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Diketahui a + (a + 1) + (a + 2) + \cdots + 50 = 1.139
Jika a bilangan bulat positif maka tentukan nilai a.
Alternatif Pembahasan:
Deret bilangan a + (a + 1) + (a + 2) + \cdots + 50 untuk a bilangan bulat positif merupakan deret bilangan aritmetika dengan u_{1}=a dan beda b=1, sehingga berlaku:
\begin{align}
u_{n} &=a+ \left( n-1 \right) b \\
50 &=a+ \left( n-1 \right) (1) \\
50 &=a+ n-1 \\
51 &= a+n \\
51-a &= n
\end{align}
\begin{align} s_{n} &=\dfrac{n}{2} \left( a+u_{n} \right) \\ 1139 &=\dfrac{n}{2} \left( a+ 50 \right) \\ 2278 &=n \left( a+ 50 \right) \\ 2278 &=\left( 51-a \right) \left( a+ 50 \right) \\ 2278 &=51a+2550-a^{2}-50a \\ a^{2}-a -272 &= 0 \\ \left( a-17 \right)\left( a+16 \right) &= 0 \\ a=17\ \ a=-16 & \end{align}
Nilai a yang memenuhi adalah a=17
6. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Diketahui barisan yang dibentuk oleh semua bilangan asli 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 \cdots
Angka berapakah yang terletak pada bilangan ke-2004?
(bilangan ke-12 adalah angka 1 dan bilangan ke-15 adalah angka 2).
Alternatif Pembahasan:
Dari pola bilangan di atas kita coba analisa mulai bilangan satuan
- Bilangan 1-9 ada 9 angka artinya bilangan ke-1 sampai ke-9
- Bilangan 10-19 ada 20 angka artinya bilangan ke-10 sampai ke-29
- Bilangan 20-29 ada 20 angka artinya bilangan ke-30 sampai ke-39
- Bilangan 10-99 ada 180 angka artinya bilangan ke-10 sampai ke-189
- Bilangan 100-199 ada 300 angka artinya bilangan ke-190 sampai ke-489
- Bilangan 200-299 ada 300 angka artinya bilangan ke-490 sampai ke-789
- Bilangan 300-399 ada 300 angka artinya bilangan ke-790 sampai ke-1089
- Bilangan 400-599 ada 300 angka artinya bilangan ke-1090 sampai ke-1389
- Bilangan 500-699 ada 300 angka artinya bilangan ke-1390 sampai ke-1689
- Bilangan 600-799 ada 300 angka artinya bilangan ke-1690 sampai ke-1989
Sampai apa yang kita peroleh di atas kita sudah dapatkan bilangan ke-1989 yaitu angka 9.
Berikutnya kita lanjutkan:
800\ 801\ 802\ 803\ 804\ 805
Bilangan ke-2004 adalah angka 4
7. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Pola ABBCCCDDDDABBCCCDDDDABBCCCDDDD... berulang sampai tak hingga. Huruf apakah yang menempati urutan 2^{6}3^{4}?
Alternatif Pembahasan:
Pola ABBCCCDDDDABBCCCDDDDABBCCCDDDD... berulang setelah ABBCCCDDDD artinya huruf akan kembali setelah huruf ke-10.
Atau bisa kita tuliskan menjadi:
ABBCCCDDDD
ABBCCCDDDD
ABBCCCDDDD
ABBCCCDDDD
ABBCCCDDDD
ABBCCCDDDD
\cdots
Untuk menentukan yang menempati urutan 2^{6}3^{4} dapat kita tentukan dengan membagi 2^{6}3^{4} dengan 10 secara terus sampai tidak bisa dibagi lagi atau sampai sisa pembagian kurang dari 10. Urutan sisa pembagian sama dengan urutan posisi yang kita cari (*coba dipelajari sedikit tentang modulo)
\begin{align} \dfrac{2^{6}3^{4}}{10} &= \dfrac{64 \cdot 81}{10} \\ &= \dfrac{5184}{10} \\ &= \dfrac{4}{10} \end{align}
Huruf yang menempati urutan 2^{6}3^{4} sama dengan urutan ke-4 yaitu C.
8. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Diketahui barisan yang dibentuk oleh semua bilangan asli 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 \cdots
Angka berapakah yang terletak pada bilangan ke-2013?
(bilangan ke-12 adalah angka 1 dan bilangan ke-15 adalah angka 2).
Alternatif Pembahasan:
Dari pola bilangan di atas kita coba analisa mulai bilangan satuan
- Bilangan 1-9 ada 9 angka artinya bilangan ke-1 sampai ke-9
- Bilangan 10-19 ada 20 angka artinya bilangan ke-10 sampai ke-29
- Bilangan 20-29 ada 20 angka artinya bilangan ke-30 sampai ke-39
- Bilangan 10-99 ada 180 angka artinya bilangan ke-10 sampai ke-189
- Bilangan 100-199 ada 300 angka artinya bilangan ke-190 sampai ke-489
- Bilangan 200-299 ada 300 angka artinya bilangan ke-490 sampai ke-789
- Bilangan 300-399 ada 300 angka artinya bilangan ke-790 sampai ke-1089
- Bilangan 400-599 ada 300 angka artinya bilangan ke-1090 sampai ke-1389
- Bilangan 500-699 ada 300 angka artinya bilangan ke-1390 sampai ke-1689
- Bilangan 600-799 ada 300 angka artinya bilangan ke-1690 sampai ke-1989
Sampai apa yang kita peroleh di atas kita sudah dapatkan bilangan ke-1989 yaitu angka 9.
Berikutnya kita lanjutkan:
800\ 801\ 802\ 803\ 804\ 805\ 806\ 807
Bilangan ke-2013 adalah angka 7
9. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Perhatikan susunan balok berikut.
(a). Tentukan berapa banyak balok yang dibutuhkan pada susunan ke-10
(a). Tentukan berapa banyak balok yang dibutuhkan pada susunan ke-100
Alternatif Pembahasan:
Dari pola banyak balok yang ditampilkan pada gambar,
1,\ 3,\ 6,\ 10,\ 15,\ 21,\cdots
ini adalah barisan bilangan aritmetika tingkat dua, karena mempunyai beda yang sama pada barisan aritmetika pada pola yang kedua, ilustrasinya perhatikan gambar berikut ini:

Suku ke-n barisan aritmetika tingkat dua adalah:
U_n=a+ \dfrac{(n-1)b}{1!}+ \dfrac{(n-1)(n-2)c}{2!}
(a). Banyak balok pada susunan ke-10 adalah suku ke-10
\begin{align}
U_{n} &=a+ \dfrac{(n-1)b}{1!}+ \dfrac{(n-1)(n-2)c}{2!} \\
U_{10} &=1+ \dfrac{(10-1)2}{1!}+ \dfrac{(10-1)(10-2)1}{2!} \\
&=1+ \dfrac{(9)2}{1 }+ \dfrac{(9)(8)}{2} \\
&=1+ 18 + 36 = 55
\end{align}
(b). Banyak balok pada susunan ke-100 adalah suku ke-100
\begin{align}
U_{n} &=a+ \dfrac{(n-1)b}{1!}+ \dfrac{(n-1)(n-2)c}{2!} \\
U_{100} &=1+ \dfrac{(100-1)2}{1!}+ \dfrac{(100-1)(100-2)1}{2!} \\
&=1+ \dfrac{(99)2}{1 }+ \dfrac{(99)(98)}{2} \\
&=1+ 198 + 4851 = 5050
\end{align}
10. Soal Latihan BarDer Aritmetika
Suatu perusahaan minuman kaleng pada bulan Januari 2012 memproduksi 40.000 minuman kaleng. Setiap bulan perusahaan tersebut menaikkan produksinya secara tetap sebanyak 250 kaleng. Berapa banyak minuman kaleng yang diproduksi perusahaan sampai akhir bulan Juni 2013?
Alternatif Pembahasan:
Persahaan memproduksi mimunam pada bulan Januari 2012 adalah 40.000 minuman kaleng, kita anggap ini a=40.000
Lalu pertambahan produksi tiap bulan itu tetap yaitu 250 kaleng, kita anggap ini b=250
karena pertambahan tetap sebesar b=250, maka total produksi sampai akhir Juni 2013 dapat kita hitung dengan menggunakan konsep deret aritmetika, dimana banyak n=18 adalah banyak bulan dari Januari 2012-Juni 2013.
\begin{align}
S_{n} &=\dfrac{n}{2} \left(2a+ (n-1)b \right) \\
S_{18} &=\dfrac{18}{2} \left(2(40.000)+ (18-1)(250) \right) \\
&= 9 \left( 80.000+ (19)(250) \right) \\
&= 9 \left( 80.000+ 4750 \right) \\
&= 9 \left( 84.750 \right) \\
&= 762.750
\end{align}
Catatan tentang Barisan dan Deret Bilangan Aritmetika (Uji Kompetensi 5.1 Matematika SMA Kelas 11 Kurikulum 2013) di atas agar lebih baik lagi perlu catatan tambahan dari Anda. Untuk catatan tambahan atau hal lain yang perlu diketahui admin, silahkan disampaikan dan contact admin 🙏 CMIIW.
Ayo Share (Berbagi) Satu Hal Baik.
Jangan jadikan sekolah hanya untuk mencari nilai, tetapi bagaimana sekolah itu menjadikanmu bernilai.

com.png)

