Cara Menghitung Determinan Matriks 2x2 dan Matriks 3x3 dan Pembahasan Soal Latihan

Calon Guru belajar matematika dasar SMA lewat Cara Menghitung Determinan Matriks 2x2 dan Determinan Matriks 3x3. Matriks pertama kali diperkenalkan sekitar tahun 1859 oleh Arthur Cayley (16 Agustus 1821 - 26 Januari 1895) seorang pengacara berkebangsaan Inggris yang juga merupakan seorang ahli matematika.

Matriks sering dimanfaatkan untuk menyelesaikan masalahan dalam matematika misalnya dalam menemukan solusi masalah persamaan linear atau transformasi geometri. Salah satu fungsi matriks di tingkat yang lebih tinggi digunakan pada teknik sipil, matriks dapat membantu menemukan gaya yang bekerja pada struktur bangunan (untuk mengetahui kekuatan struktur bangunan, cukup kuat atau tidak menahan beban yang akan di bangun).

Matriks adalah susunan bilangan, simbol, atau ekspresi (objek) berbentuk persegipanjang yang diatur menurut aturan baris dan kolom. Susunan bilangan (objek) itu diletakkan di dalam kurung biasa "$(\ \ )$" atau kurung siku "$[\ \ ]$".

Masing-masing bilangan (objek) dalam matriks disebut entri atau elemen. Secara umum penamaan suatu matriks dinyatakan dengan huruf kapital, misalnya $A,\ B,\ C,\ D, \cdots $ dan seterusnya.

DETERMINAN MATRIKS

Determinan Matriks adalah besaran skalar yang dapat dihitung dari unsur-unsur suatu matriks persegi. Determinan matriks dapat juga disebut suatu pemetaan dari bentuk matriks persegi ke bentuk bilangan real.
Determinan matriks $A$ dapat ditulis dengan beberapa cara antara lain $\text{det}(A)$, $D_{A}$, atau $\left| A \right|$.

Sebuah matriks jika nilai determinannya adalah nol, maka matriks itu disebut dengan matriks singular (Jika $\left| A \right| = 0$ maka matriks $A$ adalah matriks singular). Pada saat kita belajar invers matriks, matriks yang determinannya nol atau matriks singular disebut juga dengan matriks yang tidak mempunyai invers.

Determinan Matriks $2 \times 2$

Untuk sebuah matriks $2 \times 2$, misalkan matriksnya adalah $A=\begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix}$ maka determinan matriks $A$ dapat dihitung dengang rumus:
\begin{align} \left| A \right|\ &= \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (a)(d) - (b)(c) \\ \end{align}

Misal, untuk matriks $A=\begin{pmatrix} 3 & 5 \\ -4 & -2 \end{pmatrix}$ maka determinan matriks $A$ adalah:
$\begin{align} \left| A \right|\ &= (3)(-2)- (5)(-4) \\ &= -6- (20) \\ &= -26 \\ \end{align}$

Determinan Matriks $3 \times 3$ Dengan Cara Sarrus

Untuk sebuah matriks $3 \times 3$, misalkan matriksnya adalah $A=\begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \\ \end{pmatrix}$ maka determinan matriks $A$ yang dihitung dengan cara sarrus adalah:
Determinan Matriks 3 X 3 Dengan Cara Sarrus

Misal, untuk matriks $A=\begin{pmatrix} 3 & 4 & 0 \\ -2 & 1 & 5 \\ -1 & -3 & 2 \\ \end{pmatrix}$ maka determinan matriks $A$ adalah:
Determinan Matriks 3 X 3 Dengan Cara Sarrus

Determinan Matriks $3 \times 3$ Dengan Cara Minor-Kofaktor

Jika disuruh memilih untuk menghitung determinan matriks $3 \times 3$ dengan cara sarrus atau dengan cara minor-kofaktor, maka secara umum akan lebih banyak memilih dengan cara sarrus. Karena dibutuhkan lebih banyak langkah untuk menentukan determinan matriks $3 \times 3$ dengan cara minor-kofaktor.

Beberapa langkah yang harus kita ketahui untuk menghitung determinan matriks $3 \times 3$ dengan cara minor-kofaktor, antara lain:

Menentukan Minor Matriks $M_{11},M_{12},M_{13}$
Menentukan Kofaktor Matriks $C_{11},C_{12},C_{13}$
Menghitung determinan matriks matriks $A_{3 \times 3}$, salah satunya dengan rumus $\left| A \right| = a_{11} \cdot C_{11} + a_{12} \cdot C_{12}+ a_{13} \cdot C_{13}$

Sebagai contoh kita coba hitung determinan $A=\begin{pmatrix} 3 & 4 & 0 \\ -2 & 1 & 5 \\ -1 & -3 & 2 \\ \end{pmatrix}$

MENENTUKAN MINOR MATRIKS $M_{11},M_{12},M_{13}$

Minor sebuah matriks ditulis $M_{ij}$ dengan $i$ adalah baris dan $j$ adalah kolom. Untuk matriks $A=\begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \\ \end{pmatrix}$ kita peroleh:

$M_{11}$ dengan menghapus elemen matriks pada baris $1$ dan kolom $1$ sehingga kita peroleh $M_{11}=\begin{pmatrix} a_{22} & a_{23} \\ a_{32} & a_{33} \end{pmatrix}$
$M_{12}$ dengan menghapus elemen matriks pada baris $1$ dan kolom $2$ sehingga kita peroleh $M_{12}=\begin{pmatrix} a_{21} & a_{23} \\ a_{31} & a_{33} \end{pmatrix}$
$M_{13}$ dengan menghapus elemen matriks pada baris $1$ dan kolom $3$ sehingga kita peroleh $M_{13}=\begin{pmatrix} a_{21} & a_{22} \\ a_{31} & a_{32} \end{pmatrix}$

Pada matriks $A=\begin{pmatrix} 3 & 4 & 0 \\ -2 & 1 & 5 \\ -1 & -3 & 2 \\ \end{pmatrix}$ kita peroleh:

$M_{11}$ dengan menghapus elemen matriks pada baris $1$ dan kolom $1$ sehingga kita peroleh $M_{11}=\begin{pmatrix} 1 & 5 \\ -3 & 2 \end{pmatrix}$
$M_{12}$ dengan menghapus elemen matriks pada baris $1$ dan kolom $2$ sehingga kita peroleh $M_{12}=\begin{pmatrix} -2 & 5 \\ -1 & 2 \end{pmatrix}$
$M_{13}$ dengan menghapus elemen matriks pada baris $1$ dan kolom $3$ sehingga kita peroleh $M_{13}=\begin{pmatrix} -2 & 1 \\ -1 & -3 \end{pmatrix}$

MENENTUKAN KOFAKTOR MATRIKSS $C_{11},C_{12},C_{13}$

Untuk matriks $A=\begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \\ \end{pmatrix}$ maka kofaktor dari matriks $A$ adalah $C=\begin{pmatrix} C_{11} & C_{12} & C_{13} \\ C_{21} & C_{22} & C_{23} \\ C_{31} & C_{32} & C_{33} \\ \end{pmatrix}$
dimana $C_{ij}=\left( -1 \right)^{i+j} \cdot \left| M_{ij} \right|$

Untuk menghitung determinan kita tidak perlu semua elemen kofaktor dari matriks $A$, kita hanya perlu dari salah satu baris, misalnya $C_{11},\ C_{12}, C_{13}$.

Pada matriks $A=\begin{pmatrix} 3 & 4 & 0 \\ -2 & 1 & 5 \\ -1 & -3 & 2 \\ \end{pmatrix}$ kita peroleh:

$\begin{align} C_{11} & =\left( -1 \right)^{1+1} \cdot \left| M_{11} \right| \\ & =\left( -1 \right)^{2} \cdot \begin{vmatrix} 1 & 5 \\ -3 & 2 \end{vmatrix} \\ & =(1) (2-(-15))=17 \end{align}$

$\begin{align} C_{12} & =\left( -1 \right)^{1+2} \cdot \left| M_{12} \right| \\ & =\left( -1 \right)^{3} \cdot \begin{vmatrix} -2 & 5 \\ -1 & 2 \end{vmatrix} \\ & =(-1) (-4-(-5))=-1 \end{align}$

$\begin{align} C_{13} & =\left( -1 \right)^{1+3} \cdot \left| M_{13} \right| \\ & =\left( -1 \right)^{4} \cdot \begin{vmatrix} -2 & 1 \\ -1 & -3 \end{vmatrix} \\ & =(1) (6-(-1))=7 \end{align}$

Langkah terakhir menghitung determinan matriks $A=\begin{pmatrix} 3 & 4 & 0 \\ -2 & 1 & 5 \\ -1 & -3 & 2 \\ \end{pmatrix}$ yaitu: $\begin{align} \left| A \right| & = a_{11} \cdot C_{11} + a_{12} \cdot C_{12}+ a_{13} \cdot C_{13} \\ & = (3) \cdot (17) + (4) \cdot (-1) + (0) \cdot (7) \\ & = (51) + (-4) + (0) \\ & = 47 \end{align}$

SIFAT-SIFAT DETERMINAN MATRIKS

Setelah mengetahui cara menghitung determinan matriks, ada beberapa sifat yang determinan matriks yang berlaku secara umum. Untuk matriks $A$ dan $B$ yang merupakan matriks yang memiliki determinan, maka berlaku:

$\left| A^{t} \right| = \left| A \right|$
$\left| A \cdot B \right| = \left| A \right| \cdot \left| B \right|$
$\left| A^{n} \right| = \left| A \right|^{n} $
$\left| A^{-1} \right| = \dfrac{1}{\left| A \right|} $
$\left| k \times A_{m \times m} \right| = k^{m} \times \left| A \right| $

Untuk memanfaatkan waktu luang, silahkan dicoba untuk membuktikan sifat-sifat determinan matriks di atas.

SOAL LATIHAN dan PEMBAHASAN DETERMINAN MATRIKS

Soal-soal matriks yang sudah pernah diujikan pada seleksi masuk perguruan tinggi negeri silahkan disimak pada catatan Soal dan Pembahasan Matematika Dasar SMA Matriks.

Berikut ini sebagai soal latihan kita pilih dari soal latihan pada Modul Invers Perkalian Matriks $2 \times 2$ atau soal-soal yang ditanyakan pada media sosial.

1. Soal Latihan Determinan Matriks

Diketahui matriks $A=\begin{pmatrix}
x+1 & x-1 \\ 2x & x
\end{pmatrix}$. Jika berlaku $\text{det} \left( A \right)=4x-30$ maka nilai $x=\cdots$

$(A)\ 3\ \text {dan}\ 5 $
$(B)\ -3\ \text {dan}\ 5 $
$(C)\ 5\ \text {dan}\ -6 $
$(D)\ 5\ \text {dan}\ 6 $
$(E)\ 4\ \text {dan}\ 6 $

Alternatif Pembahasan:

$\begin{align} A\ &= \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (a)(d) - (b)(c) \\ \hline A &= \begin{pmatrix}
x+1 & x-1 \\ 2x & x
\end{pmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (x+1)(x) - (x-1)(2x) \\ 4x-30\ &= (x+1)(x) - (2x)(x-1) \\ 4x-30\ &= x^{2}+x - 2x^{2}+2x \\ 4x-30\ &=-x^{2}+3x \\ 0\ &= x^{2}+x-30 \\ 0\ &= \left( x+6 \right)\left( x-5 \right) \\ & x=-6\ \text{atau}\ x=5\ \end{align}$

$\therefore$ Pilihan yang sesuai adalah $(C)\ 5\ \text {dan}\ -6$

2. Soal Latihan Determinan Matriks

Jika matriks $A=\begin{pmatrix}
x+2 & x-1 \\ 8 & x
\end{pmatrix}$ merupakan matriks singular maka nilai $x=\cdots$

$(A)\ 6\ \text {dan}\ 2 $
$(B)\ -6\ \text {dan}\ 2 $
$(C)\ 4\ \text {dan}\ 3 $
$(D)\ -4\ \text {dan}\ 3 $
$(E)\ 4\ \text {dan}\ 2 $

Alternatif Pembahasan:

$\begin{align} A\ &= \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (a)(d) - (b)(c) \\ \hline A &= \begin{pmatrix}
x+2 & x-1 \\ 8 & x
\end{pmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (x+2)(x) - (x-1)(8) \\ 0\ &= (x+2)(x) - (x-1)(8) \\ 0\ &= x^{2}+2x-8x+8 \\ 0\ &= x^{2}-6x+8 \\ 0\ &= \left( x-4 \right)\left( x-2 \right) \\ & x=4\ \text{atau}\ x=2\ \end{align}$

$\therefore$ Pilihan yang sesuai adalah $(E)\ 4\ \text {dan}\ 2$

3. Soal Latihan Determinan Matriks

Jika $A=\begin{pmatrix}
x & 5 \\ 1 & x-2
\end{pmatrix}$ dan $B=\begin{pmatrix}
2 & 3x-2 \\ x & 5
\end{pmatrix}$ serta $\text{det}(A)=\text{det}(B)$ maka nilai $x=\cdots$

$(A)\ -\dfrac{3}{2}\ \text {dan}\ \dfrac{1}{2} $
$(B)\ \dfrac{1}{2}\ \text {dan}\ \dfrac{5}{2} $
$(C)\ -\dfrac{3}{2}\ \text {dan}\ \dfrac{5}{2} $
$(D)\ 2\ \text {dan}\ \dfrac{5}{2} $
$(E)\ 3\ \text {dan}\ \dfrac{1}{2} $

Alternatif Pembahasan:

$\begin{align} A\ &= \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (a)(d) - (b)(c) \\ \hline \begin{vmatrix}
x & 5 \\ 1 & x-2
\end{vmatrix} &= \begin{vmatrix}
2 & 3x-2 \\ x & 5
\end{vmatrix} \\ (x)(x-2) - (5)(1) &= (2)(5) - (3x-2)(x) \\ x^{2}-2x - 5 &= 10 - 3x^{2}+2x \\ 4x^{2}-4x-15\ &= 0 \\ \left( 2x-5 \right)\left( 2x+3 \right)\ &= 0 \\ x=\frac{5}{2}\ \text{atau}\ x=-\frac{2}{3}\ & \\ \end{align}$

$\therefore$ Pilihan yang sesuai adalah $(C)\ -\dfrac{3}{2}\ \text {dan}\ \dfrac{5}{2}$

4. Soal Latihan Determinan Matriks

Manakah dari pernyataan berikut yang bernilai benar?

$(A)\ \text{det} \left( A^{-1} \right)=\text{det} \left( A \right) $
$(B)\ \text{det} \left( 2A \right)=2 \cdot \text{det} \left( A \right) $
$(C)\ \text{det} \left( A^{t} \right)= \text{det} \left( A \right) $
$(D)\ \text{det} \left( A^{2} \right)= 2 \cdot \text{det} \left( A \right) $
$(E)\ \text{det} \left( A^{-1} \right)= \text{det} \left( A^{t} \right) $

Alternatif Pembahasan:

Pernyataaan $(A)\ \text{det} \left( A^{-1} \right)=\text{det} \left( A \right)$ adalah pernyataan yang SALAH, seharusnya $\text{det} \left( A^{-1} \right)=\dfrac{1}{\text{det} \left( A \right)}$
Pernyataaan $(B)\ \text{det} \left( 2A \right)=2 \cdot \text{det} \left( A \right)$ adalah pernyataan yang SALAH, seharusnya untuk matriks $A_{2 \times 2}$ $\text{det} \left( 2A \right)=2^{2} \cdot \text{det} \left( A \right)$
Pernyataaan $(C)\ \text{det} \left( A^{t} \right)= \text{det} \left( A \right)$ adalah pernyataan yang BENAR.
Pernyataaan $(D)\ \text{det} \left( A^{2} \right)= 2 \cdot \text{det} \left( A \right)$ adalah pernyataan yang SALAH, seharusnya $\text{det} \left( A^{2} \right)= \left( \text{det} \left( A \right)\right)^{2}$
Pernyataaan $(E)\ \text{det} \left( A^{-1} \right)= \text{det} \left( A^{t} \right) $ adalah pernyataan yang SALAH, seharusnya $\text{det} \left( A^{-1} \right)= \dfrac{1}{\text{det} \left( A^{t} \right)} $

$\therefore$ Pilihan yang sesuai adalah $(C)\ \text{det} \left( A^{t} \right)= \text{det} \left( A \right)$

5. Soal Latihan Determinan Matriks

Diketahui matriks $A=\begin{pmatrix}
2 & -1 \\ 3 & 1
\end{pmatrix}$. Jika $k \in R$ dan $k \cdot \text{det}(A)=\text{det}(2A)$, maka $k=\cdots$

$(A)\ 2 $
$(B)\ 3 $
$(C)\ 4 $
$(D)\ 5 $
$(E)\ 8 $

Alternatif Pembahasan:

$\begin{align} A\ &= \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (a)(d) - (b)(c) \\ \hline k \cdot \text{det}(A) &= \text{det}(2A) \\ k \cdot \text{det}(A) &= 2^{2} \cdot \text{det}(A) \\ k \cdot \text{det}(A) &= 4 \cdot \text{det}(A) \\ k &= 4 \end{align}$

$\therefore$ Pilihan yang sesuai adalah $(C)\ 4$

6. Soal Latihan Determinan Matriks

Jika determinan matriks $\begin{pmatrix}
2x & 5 \\ 9 & x+3
\end{pmatrix}$ sama dengan determinan transpose matriks $\begin{pmatrix}
5 & 13 \\ 4 & 3x
\end{pmatrix}$ maka nilai $x=\cdots$

$(A)\ -\dfrac{7}{2} $
$(B)\ -1 $
$(C)\ 1 $
$(D)\ 3 $
$(E)\ \dfrac{3}{2} $

Alternatif Pembahasan:

$\begin{align} A\ &= \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (a)(d) - (b)(c) \\ \hline \begin{vmatrix}
2x & 5 \\ 9 & x+3
\end{vmatrix} &= \begin{vmatrix}
5 & 13 \\ 4 & 3x
\end{vmatrix} \\ (2x)(x+3) - (5)(9) &= (5)(3x) - (13)(4) \\ 2x^{2}+6x - 45 &= 15x - 52 \\ 2x^{2}-9x +7 &= 0 \\ \left( 2x-7 \right)\left( x-1 \right)\ &= 0 \\ x=\frac{7}{2}\ \text{atau}\ x=1\ & \\ \end{align}$

$\therefore$ Pilihan yang sesuai adalah $(C)\ 1$

7. Soal Latihan Determinan Matriks

Jika $A=\begin{pmatrix}
3 & k-5 \\ t+3 & t+2
\end{pmatrix}$ dan $B=\begin{pmatrix}
3m & 1-n \\ 5m & 3n-2
\end{pmatrix}$ dan $A=B$, maka $2 \cdot \text{det}(A)=\cdots$

$(A)\ 28 $
$(B)\ 34 $
$(C)\ 14 $
$(D)\ 12 $
$(E)\ 10 $

Alternatif Pembahasan:

$\begin{align} A\ &= \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \\ \left| A \right|\ &= (a)(d) - (b)(c) \\ \hline \begin{bmatrix}
3 & k-5 \\ t+3 & t+2
\end{bmatrix} &= \begin{bmatrix}
3m & 1-n \\ 5m & 3n-2
\end{bmatrix} \\ \hline 3 &= 3m \longrightarrow m=1 \\ t+3 &= 5m \longrightarrow t=2 \\ t+2 &= 3n-2 \longrightarrow n=2 \\ k-5 &= 1-n \longrightarrow k=4 \\ \hline 2 \cdot \text{det}(A) &= 2\begin{vmatrix}
3 & k-5 \\ t+3 & t+2
\end{vmatrix} \\ &= 2 \begin{vmatrix}
3 & -1 \\ 5 & 4
\end{vmatrix} \\ &= (2)\left[ (3)(4)-(-1)(5) \right] \\ &= 2(12+5)=34 \end{align}$

$\therefore$ Pilihan yang sesuai adalah $(B)\ 34$

Catatan tentang Cara Menghitung Determinan Matriks 2x2 dan Matriks 3x3 dan Pembahasan Soal Latihan 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.

JADIKAN HARI INI LUAR BIASA!
Ayo Share (Berbagi) Satu Hal Baik.