Skip to article frontmatterSkip to article content
Site not loading correctly?

This may be due to an incorrect BASE_URL configuration. See the MyST Documentation for reference.

Eliminasi Gauss

Universitas Trunojoyo Madura

Pengertian

Dalam aljabar linier, eliminasi gauss merupakan metode untuk menyelesaikan Sistem Persamaan Linier (SPL) dengan cara merubah SPL menjadi matriks. Tujuan dari eliminasi gauss adalah bentuk eselon baris. Terdapat teknik-teknik tersendiri untuk mencapai bentuk eselon baris.

Representasi Sistem Persamaan Linier dalam Matriks

Sebagai contoh, terdapat sistem persamaan linier sebagai berikut.

a1x1+b2y1+c3z1=d1a1x2+b2y2+c3z2=d2a1x3+b2y3+c3z3=d3\begin{aligned} a_{1}x_{1} + b_{2}y_{1} + c_{3}z_{1} &= d_1 \\ a_{1}x_{2} + b_{2}y_{2} + c_{3}z_{2} &= d_2 \\ a_{1}x_{3} + b_{2}y_{3} + c_{3}z_{3} &= d_3 \end{aligned}

Jika persamaan diatas diubah ke bentuk matriks teraugmentasi (diperbesar), maka hasilnya adalah sebagai berikut.

[a1x1b2y1c3z1d1a1x2b2y2c3z2d2a1x3b2y3c3z3d3]\left[\begin{array}{ccc|c} a_{1}x_{1} & b_{2}y_{1} & c_{3}z_{1} & d_1 \\ a_{1}x_{2} & b_{2}y_{2} & c_{3}z_{2} & d_2 \\ a_{1}x_{3} & b_{2}y_{3} & c_{3}z_{3} & d_3 \end{array}\right]

Tujuan Eliminasi Gauss

Tujuan utama dari metode eliminasi gauss adalah mengubah matriks menjadi bentuk eselon baris. Eselon baris memiliki beberapa ciri-ciri, antara lain:

Setelah matriks telah mencapai bentuk eselon baris, maka barulah solusi dapat diperoleh dengan metode substitusi balik.

Operasi Baris Elementer

Terdapat tiga operasi dasar yang disebut operasi baris elementer untuk merubah matrix menjadi bentuk eselon baris, antara lain:

  1. Menukar dua baris

  2. Mengalikan satu baris dengan konstanta yang bukan nol

  3. Menambahkan kelipatan suatu baris ke baris lain

Contoh Penyelesaian SPLTV dengan Eliminasi Gauss

Soal

Tentukan himpunan penyelesaian dari persamaan dibawah ini:

x+y+z=6x+2yz=22xy+z=3\begin{align*} x + y + z &= 6 \\ x + 2y - z &= 2 \\ 2x - y + z &= 3 \end{align*}

Langkah Penyelesaian

  1. Buat matrix teraugmentasi

[111612122113]\left[\begin{array}{ccc|c} 1 & 1 & 1 & 6 \\ 1 & 2 & -1 & 2 \\ 2 & -1 & 1 & 3 \end{array}\right]

Kita anggap:

  1. Baris 2 = 1×b1+b2-1 \times \text{b1} + \text{b2}

[111601242113]\left[\begin{array}{ccc|c} 1 & 1 & 1 & 6 \\ 0 & 1 & -2 & -4 \\ 2 & -1 & 1 & 3 \end{array}\right]
  1. Baris 3 = 2×b1+b3-2 \times \text{b1} + \text{b3}

[111601240319]\left[\begin{array}{ccc|c} 1 & 1 & 1 & 6 \\ 0 & 1 & -2 & -4 \\ 0 & -3 & -1 & -9 \end{array}\right]
  1. Baris 3 = 3×b1+b33 \times \text{b1} + \text{b3}

[1116012400721]\left[\begin{array}{ccc|c} 1 & 1 & 1 & 6 \\ 0 & 1 & -2 & -4 \\ 0 & 0 & -7 & -21 \end{array}\right]
  1. Baris 3 = b3×(17)\text{b3} \times (-\frac{1}{7})

[111601240013]\left[\begin{array}{ccc|c} 1 & 1 & 1 & 6 \\ 0 & 1 & -2 & -4 \\ 0 & 0 & 1 & 3 \end{array}\right]
  1. Subsitusi Balik

Dari OBE sebelumnya, didapatkan:

x+y+z=6y2z=4z=3\begin{align*} x + y + z &= 6 \\ y - 2z &= -4 \\ z &= 3 \end{align*}

Variabel zz

z=3\begin{align*} z &= 3 \end{align*}

Variabel yy

y2z=4y2(3)=4y6=4y=4+6y=2\begin{align*} y - 2z &= -4 \\ y - 2(3) &= -4 \\ y - 6 &= -4 \\ y &= -4 + 6 \\ y &= 2 \end{align*}

Variabel zz

x+y+z=6x+2+3=6x+5=6x=65x=1\begin{align*} x + y + z &= 6 \\ x + 2 + 3 &= 6 \\ x + 5 &= 6 \\ x &= 6 - 5 \\ x &= 1 \end{align*}
  1. Himpunan Penyelesaian

Solusi:

x=1y=2z=3\begin{align*} x &= 1 \\ y &= 2 \\ z &= 3 \end{align*}

Maka, himpunan penyelesaiannya adalah {1,2,3}\{1, 2, 3\}

Contoh Penyelesaian SPL Lima Variabel dengan Eliminasi Gauss

Soal

Tentukan himpunan penyelesaian dari sistem persamaan linear berikut:

a+b+c+d+e=5a+2b+2c+2d+2e=9a+2b+3c+3d+3e=12a+2b+3c+4d+4e=14a+2b+3c+4d+5e=15\begin{align*} a + b + c + d + e &= 5 \\ a + 2b + 2c + 2d + 2e &= 9 \\ a + 2b + 3c + 3d + 3e &= 12 \\ a + 2b + 3c + 4d + 4e &= 14 \\ a + 2b + 3c + 4d + 5e &= 15 \end{align*}

Langkah Penyelesaian

  1. Buat matriks teraugmentasi

[111115122229123331212344141234515]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 1 & 2 & 2 & 2 & 2 & 9 \\ 1 & 2 & 3 & 3 & 3 & 12 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 4 & 14 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 15 \end{array}\right]

Kita anggap:

  1. Baris 2 (Nolkan a21\text{a}_{21})

Operasi: 1×b1+b2-1 \times \text{b1} + \text{b2}

[111115011114123331212344141234515]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 1 & 2 & 3 & 3 & 3 & 12 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 4 & 14 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 15 \end{array}\right]
  1. Baris 3 (Nolkan a31\text{a}_{31} dan a32\text{a}_{32})

Operasi 1: 1×b1+b3-1 \times \text{b1} + \text{b3}

[11111501111401222712344141234515]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 1 & 2 & 2 & 2 & 7 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 4 & 14 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 15 \end{array}\right]

Operasi 2: 1×b2+b3-1 \times \text{b2} + \text{b3}

[11111501111400111312344141234515]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 4 & 14 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 15 \end{array}\right]
  1. Baris 4 (Nolkan a41\text{a}_{41}, a42\text{a}_{42}, dan a43\text{a}_{43})

Operasi 1: 1×b1+b4-1 \times \text{b1} + \text{b4}

[1111150111140011130123391234515]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 0 & 1 & 2 & 3 & 3 & 9 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 15 \end{array}\right]

Operasi 2: 1×b2+b4-1 \times \text{b2} + \text{b4}

[1111150111140011130012251234515]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 1 & 2 & 2 & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 15 \end{array}\right]

Operasi 3: 1×b3+b4-1 \times \text{b3} + \text{b4}

[1111150111140011130001121234515]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 2 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 15 \end{array}\right]
  1. Baris 5 (Nolkan a51\text{a}_{51}, a52\text{a}_{52}, ... , a54\text{a}_{54})

Operasi 1: 1×b1+b5-1 \times \text{b1} + \text{b5}

[1111150111140011130001120123410]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 2 \\ 0 & 1 & 2 & 3 & 4 & 10 \end{array}\right]

Operasi 2: 1×b2+b5-1 \times \text{b2} + \text{b5}

[111115011114001113000112001236]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 2 \\ 0 & 0 & 1 & 2 & 3 & 6 \end{array}\right]

Operasi 3: 1×b3+b5-1 \times \text{b3} + \text{b5}

[111115011114001113000112000123]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 2 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 2 & 3 \end{array}\right]

Operasi 4: 1×b4+b5-1 \times \text{b4} + \text{b5}

[111115011114001113000112000011]\left[\begin{array}{ccccc|c} 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 5 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 & 4 \\ 0 & 0 & 1 & 1 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 2 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 1 \end{array}\right]
  1. Substitusi Balik

Dari OBE sebelumnya, didapatkan:

a+b+c+d+e=5b+c+d+e=4c+d+e=3d+e=2e=1\begin{align*} a + b + c + d + e &= 5 \\ b + c + d + e &= 4 \\ c + d + e &= 3 \\ d + e &= 2 \\ e &= 1 \end{align*}

Variabel ee

e=1\begin{align*} e &= 1 \end{align*}

Variabel dd

d+e=2d+1=2d=21d=1\begin{align*} d + e &= 2 \\ d + 1 &= 2 \\ d &= 2 - 1 \\ d &= 1 \end{align*}

Variabel cc

c+d+e=3c+1+1=3c+2=3c=32c=1\begin{align*} c + d + e &= 3 \\ c + 1 + 1 &= 3 \\ c + 2 &= 3 \\ c &= 3 - 2 \\ c &= 1 \end{align*}

Variabel bb

b+c+d+e=4b+1+1+1=4b+3=4b=43b=1\begin{align*} b + c + d + e &= 4 \\ b + 1 + 1 + 1 &= 4 \\ b + 3 &= 4 \\ b &= 4 - 3 \\ b &= 1 \end{align*}

Variabel aa

a+b+c+d+e=5a+1+1+1+1=5a+4=5a=54a=1\begin{align*} a + b + c + d + e &= 5 \\ a + 1 + 1 + 1 + 1 &= 5 \\ a + 4 &= 5 \\ a &= 5 - 4 \\ a &= 1 \\ \end{align*}
  1. Himpunan Penyelesaian

Solusi:

a=1b=1c=1d=1e=1\begin{align*} a &= 1 \\ b &= 1 \\ c &= 1 \\ d &= 1 \\ e &= 1 \end{align*}

Maka, himpunan penyelesaiannya adalah 1,1,1,1,1{1, 1, 1, 1, 1}