BAB I STRUKTUR ALJABAR Sebuah sistem dimana terdapat sebuah
himpunan dan satu atau lebih dari satu operasi n-ary, yang didefinisikan pada
himpunan tersebut, dinamakan sistem aljabar. Selanjutnya, sebuah sistem aljabar
akan dinyatakan dengan (S,f1 ,f2 ,f3 ,...,fn)
dimana S sebuah himpunan tidak kosong dan f1 , f2 , ....,
fn operasi-operasi yang
didefinisikan pada S. Sebagai contoh, (Z,+) adalah sebuah sistem aljabar yang
dibentuk oleh himpunan bilangan bulat Z dan operasi penjumlahan biasa ; (Z,+,x)
adalah sebuah sistem aljabar yang dibentuk oleh himpunan bilangan bulat dan dua
buah operasi biner.Sistem aljabar yang termasuk dalam
pokok bahasan Matematika Diskrit yang akan diberikan adalah sistem aljabar satu
operasi biner dan sistem aljabar dua operasi biner. Sebelum melihat jenis-jenis
sistem aljabar dan konsep-konsep yang berkaitan dengannya, kita akan tinjau
lebih dahulu operasi biner dan sifat-sifat operasi biner. Operasi biner pada himpunan tidak
kosong S adalah pemetaan dari S x S kepada S. Notasi yang digunakan untuk
menyatakan operasi biner adalah +, x, *, · , Å , Ä , dan sebagainya. Hasil dari sebuah
operasi, misalnya Ä
, pada elemen a dan b akan ditulis sebagai a Ä b. Contoh
1.1.
Operasi berikut adalah beberapa contoh operasi biner :-. Operasi pembagian pada bilangan riil. -. Warna rambut anak yang ditentukan oleh warna rambut orang tuanya. -. Operasi biner Å yang didefinisikan sebagai a Å b = a + b – 2ab. ð Sifat-sifat yang dimiliki oleh sebuah sistem aljabar nantinya ditentukan oleh sifat-sifat yang dimiliki oleh setiap operasi di dalam sistem aljabar tersebut. Berikut akan diuraikan sifat-sifat yang dapat dimiliki oleh sebuah operasi biner.Misalkan * dan Å adalah operasi biner. Operasi * dikatakan :-. KOMUTATIF , jika a * b = b * a, untuk setiap a, b.-. ASOSIATIF, jika (a * b) * c = a * (b * c), untuk setiap a, b, c.-. Mempunyai :IDENTITAS, jika terdapat e sedemikian hingga a * e = e * a = a, untuk setiap a.
IDENTITAS
KIRI, jika terdapat e1 sedemikian hingga e1 * a = a, untuk setiap a.
IDENTITAS
KANAN, jika terdapat e2 sedemikian hingga a * e2 = a, untuk setiap
-.
Mempunyai sifat INVERS, jika untuk setiap
a terdapat a-1 sedemikian hingga a * a-1 = a-1 * a
= e, dimana e adalah elemen identitas
untuk operasi *. a-1 disebut invers
dari elemen a.-.
DISTRIBUTIF terhadap operasi Å , jika untuk setiap a, b, c berlaku
a *
(b Å c ) = (
a *
b) Å (a * c)
dan (b Å c ) * a = ( b * a) Å (c * a). Contoh 1.2.
Operasi biner penjumlahan biasa adalah sebuah operasi yang bersifat komutatif, karena untuk sembarang bilangan x dan y berlaku x+y = y+x. Operasi penjumlahan bersifat asosiatif, karena untuk sembarang x, y, z berlaku (x+y)+z = x+(y+z). Identitas untuk operasi penjumlahan adalah 0 (nol). Invers penjumlahan untuk sembarang bilangan p adalah –p, karena p+(-p)=0. ðContoh 1.3.-. Operasi perkalian bersifat distributif terhadap operasi penjumlahan, karena untuk setiap bilangan a, b dan c berlaku a x (b+c) = (a x b) + (a x c) dan (b + c) x a = (b x a) + (c x a).
-. Operasi penjumlahan tidak bersifat distributif terhadap operasi perkalian, karena terdapat p, q dan r dimana p + (q x r) ¹ (p + q) x (p + r). Sebagai contoh 2 + (3 x 4) ¹ (2 + 3) x (2 + 4). ð
Himpunan S
dikatakan tertutup terhadap terhadap operasi biner *
, jika untuk setiap a, b Î S berlaku a *
b Î S Contoh 1.4.-. Himpunan bilangan
bulat Z
tertutup terhadap operasi penjumlahan biasa, karena untuk setiap x, y Î Z berlaku x + y Î Z.-. Himpunan bilangan bulat Z
tidak tertutup terhadap operasi pembagian biasa, karena terdapat 2, 3 Î Z dimana 2 : 3 Ï Z. ð Soal
Latihan 1.1.1. Tunjukkan
bahwa himpunan bilangan genap tertutup terhadap operasi penjumlahan.2. Tunjukkan
bahwa operasi penjumlahan bersifat asosiatif pada himpunan bilangan kelipatan
2.3. Misalkan A adalah himpunan bilangan asli. Operasi biner * didefinisikan pada himpunan tersebut. Selidiki sifat asosiatif operasi
biner yang didefinisikan sebagai berikut : [LIU]
a. a * b = a + b + 3.
b. a * b = a + b – 2ab.
c. a * b = a + 2b.
d. a
* b =
max (a,b).4. Misalkan
(A,*)
sebuah sistem aljabar dengan *
operasi biner dimana untuk setiap a,b Î A berlaku a * b =
a. Tunjukkan bahwa *
bersifat asosiatif. [LIU]
5. Operasi biner Å didefinisikan pada himpunan C =
{a, b, c, d, e} dalam tabel berikut :
a. Tentukan b Å d, c Å d dan (a Å d) Å c.
b.
Apakah operasi Å bersifat komutatif ?.
c. Tentukan (bila ada) elemen identitas untuk
operasi Å.Pertemuan
Ke-2
Sistem aljabar satu operasi (S,*) dibentuk oleh sebuah himpunan dan sebuah operasi yang didefinisikan terhadapnya. Berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki, sistem aljabar satu operasi dapat dibedakan menjadi beberapa jenis seperti yang akan diuraikan berikut ini. 1.3.1. SEMIGROUP Sistem
aljabar (S, *) merupakan semigroup, jika
1. Himpunan S tertutup di bawah operasi *.2. Operasi * bersifat asosiatif. Contoh 1.5.(Z,+) merupakan sebuah semigroup ð Jika operasi biner pada semigroup (S,*) tersebut bersifat komutatif, maka semigroup (S,*) disebut juga semigroup abel. Contoh 1.6.(Z,+) merupakan sebuah semigroup abel ð 1.3.2. MONOID Sistem aljabar (S, *) merupakan monoid, jika
1. Himpunan S tertutup di bawah operasi * .2. Operasi * bersifat asosiatif.3. Pada S terdapat elemen identitas untuk operasi * . Contoh 1.7.(Z,+) merupakan sebuah monoid dengan elemen identitas penjumlahan . ð Jika operasi biner pada monoid (S,*) tersebut bersifat komutatif, maka monoid (S,*) disebut juga monoid abel. Contoh 1.8.Sistem aljabar (Z,+) merupakan sebuah monoid abel ð 1.3.3. GROUP Sistem aljabar (S, *) merupakan monoid, jika
1. Himpunan S tertutup di bawah operasi * .2. Operasi * bersifat asosiatif.3. Pada S terdapat elemen identitas untuk operasi * .4. Setiap anggota S memiliki invers untuk operasi * dan invers tersebut merupakan anggota S juga. Contoh 1.9.(Z,+) merupakan sebuah group ð Jika operasi biner pada group (S,*) tersebut bersifat komutatif, maka group (S,*) disebut juga group abel. Contoh 1.10.Sistem aljabar (Z,+) merupakan sebuah group abel ð Soal Latihan 1.2.
1. Tunjukkan bahwa himpunan bilangan kelipatan dua membentuk group di bawah operasi penjumlahan.2. Misalkan (A,*) sebuah semigroup dan a sebuah anggota A. Pada himpunan A tersebut didefinisikan operasi biner dimana x y = x * a * y. Tunjukkan bahwa operasi tersebut bersifat asosiatif. [LIU]3. Misalkan (A,*) sebuah semigroup komutatif. Tunjukkan bahwa jika a * a = a dan b * b = b, maka (a * b) * (a * b) = a * b. [LIU]1.1. OPERASI BINER1.2. SIFAT OPERASI BINER1.3. SISTEM ALJABAR SATU OPERASI
Operasi berikut adalah beberapa contoh operasi biner :-. Operasi pembagian pada bilangan riil. -. Warna rambut anak yang ditentukan oleh warna rambut orang tuanya. -. Operasi biner Å yang didefinisikan sebagai a Å b = a + b – 2ab. ð Sifat-sifat yang dimiliki oleh sebuah sistem aljabar nantinya ditentukan oleh sifat-sifat yang dimiliki oleh setiap operasi di dalam sistem aljabar tersebut. Berikut akan diuraikan sifat-sifat yang dapat dimiliki oleh sebuah operasi biner.Misalkan * dan Å adalah operasi biner. Operasi * dikatakan :-. KOMUTATIF , jika a * b = b * a, untuk setiap a, b.-. ASOSIATIF, jika (a * b) * c = a * (b * c), untuk setiap a, b, c.-. Mempunyai :IDENTITAS, jika terdapat e sedemikian hingga a * e = e * a = a, untuk setiap a.
Operasi biner penjumlahan biasa adalah sebuah operasi yang bersifat komutatif, karena untuk sembarang bilangan x dan y berlaku x+y = y+x. Operasi penjumlahan bersifat asosiatif, karena untuk sembarang x, y, z berlaku (x+y)+z = x+(y+z). Identitas untuk operasi penjumlahan adalah 0 (nol). Invers penjumlahan untuk sembarang bilangan p adalah –p, karena p+(-p)=0. ðContoh 1.3.-. Operasi perkalian bersifat distributif terhadap operasi penjumlahan, karena untuk setiap bilangan a, b dan c berlaku a x (b+c) = (a x b) + (a x c) dan (b + c) x a = (b x a) + (c x a).
-. Operasi penjumlahan tidak bersifat distributif terhadap operasi perkalian, karena terdapat p, q dan r dimana p + (q x r) ¹ (p + q) x (p + r). Sebagai contoh 2 + (3 x 4) ¹ (2 + 3) x (2 + 4). ð
|
Sistem aljabar satu operasi (S,*) dibentuk oleh sebuah himpunan dan sebuah operasi yang didefinisikan terhadapnya. Berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki, sistem aljabar satu operasi dapat dibedakan menjadi beberapa jenis seperti yang akan diuraikan berikut ini.
1. Himpunan S tertutup di bawah operasi *.2. Operasi * bersifat asosiatif. Contoh 1.5.(Z,+) merupakan sebuah semigroup ð Jika operasi biner pada semigroup (S,*) tersebut bersifat komutatif, maka semigroup (S,*) disebut juga semigroup abel. Contoh 1.6.(Z,+) merupakan sebuah semigroup abel ð 1.3.2. MONOID Sistem aljabar (S, *) merupakan monoid, jika
1. Himpunan S tertutup di bawah operasi * .2. Operasi * bersifat asosiatif.3. Pada S terdapat elemen identitas untuk operasi * . Contoh 1.7.(Z,+) merupakan sebuah monoid dengan elemen identitas penjumlahan . ð Jika operasi biner pada monoid (S,*) tersebut bersifat komutatif, maka monoid (S,*) disebut juga monoid abel. Contoh 1.8.Sistem aljabar (Z,+) merupakan sebuah monoid abel ð 1.3.3. GROUP Sistem aljabar (S, *) merupakan monoid, jika
1. Himpunan S tertutup di bawah operasi * .2. Operasi * bersifat asosiatif.3. Pada S terdapat elemen identitas untuk operasi * .4. Setiap anggota S memiliki invers untuk operasi * dan invers tersebut merupakan anggota S juga. Contoh 1.9.(Z,+) merupakan sebuah group ð Jika operasi biner pada group (S,*) tersebut bersifat komutatif, maka group (S,*) disebut juga group abel. Contoh 1.10.Sistem aljabar (Z,+) merupakan sebuah group abel ð
1. Tunjukkan bahwa himpunan bilangan kelipatan dua membentuk group di bawah operasi penjumlahan.2. Misalkan (A,*) sebuah semigroup dan a sebuah anggota A. Pada himpunan A tersebut didefinisikan operasi biner dimana x y = x * a * y. Tunjukkan bahwa operasi tersebut bersifat asosiatif. [LIU]3. Misalkan (A,*) sebuah semigroup komutatif. Tunjukkan bahwa jika a * a = a dan b * b = b, maka (a * b) * (a * b) = a * b. [LIU]1.1. OPERASI BINER1.2. SIFAT OPERASI BINER1.3. SISTEM ALJABAR SATU OPERASI