Sabtu, 03 Oktober 2026
23:31 WIB
TERKINI
Lampung Waspada! 406 Titik Panas Terdeteksi di Lampung, Dua Kabupaten Paling Rawan Ekonomi Dan Bisnis Harga Emas Antam 2 Oktober 2026 Melemah, Buyback Ikut Turun Rp5.000 Hukum Ratusan Keluarga di Lampung Timur Bersatu Lawan Dugaan Mafia Tanah ke Polda Regional Laskar Antasari Tundukkan Mahesa Jenar dalam Laga Sengit Liga 1 Regional Barito Putera Raih Kemenangan Krusial atas PSS Sleman Berita Siswa SMA IT Al Firdaus Juara Lomba Gamolan Pekhing se-Lampung, Lestarikan Budaya Berita Barang Tertinggal di Kereta atau Stasiun? Ini Cara KAI Bantu Mengembalikannya Berita Siswa SMK Amal Bakti Lampung Selatan Berjaya di Lomba Film Pendek Nasional Advertorial Keselamatan Pengguna Tol Bakter Prioritas Utama: PT BTB Rutin Inspeksi Rambu dan Marka Regional Informasi Berita Tidak Lengkap: Evakuasi Banjir Sungai Tuan Lampung Waspada! 406 Titik Panas Terdeteksi di Lampung, Dua Kabupaten Paling Rawan Ekonomi Dan Bisnis Harga Emas Antam 2 Oktober 2026 Melemah, Buyback Ikut Turun Rp5.000 Hukum Ratusan Keluarga di Lampung Timur Bersatu Lawan Dugaan Mafia Tanah ke Polda Regional Laskar Antasari Tundukkan Mahesa Jenar dalam Laga Sengit Liga 1 Regional Barito Putera Raih Kemenangan Krusial atas PSS Sleman Berita Siswa SMA IT Al Firdaus Juara Lomba Gamolan Pekhing se-Lampung, Lestarikan Budaya Berita Barang Tertinggal di Kereta atau Stasiun? Ini Cara KAI Bantu Mengembalikannya Berita Siswa SMK Amal Bakti Lampung Selatan Berjaya di Lomba Film Pendek Nasional Advertorial Keselamatan Pengguna Tol Bakter Prioritas Utama: PT BTB Rutin Inspeksi Rambu dan Marka Regional Informasi Berita Tidak Lengkap: Evakuasi Banjir Sungai Tuan

Pemisahan variabel

Bagikan:

Pemisahan variabel (juga dikenal dengan nama metode Fourier) adalah metode yang digunakan untuk menyelesaikan persamaan diferensial biasa dan parsial. Metode ini memungkinkan penulisan ulang persamaan agar setiap variabel berada di sisi yang berbeda.

Persamaan diferensial biasa

Apabila persamaan diferensial ditulis dalam bentuk:

d d x f ( x ) = g ( x ) h ( f ( x ) ) {\displaystyle {\frac {d}{dx}}f(x)=g(x)h(f(x))} {\displaystyle {\frac {d}{dx}}f(x)=g(x)h(f(x))}

persamaan ini dapat disederhanakan dengan membuat y = f ( x ) {\displaystyle y=f(x)} {\displaystyle y=f(x)}:

d y d x = g ( x ) h ( y ) . {\displaystyle {\frac {dy}{dx}}=g(x)h(y).} {\displaystyle {\frac {dy}{dx}}=g(x)h(y).}

Asalkan h(y) ≠ 0, persamaan ini dapat disusun ulang menjadi:

d y h ( y ) = g ( x ) d x , {\displaystyle {dy \over h(y)}=g(x)\,dx,} {\displaystyle {dy \over h(y)}=g(x)\,dx,}

sehingga dua variabel x dan y telah dipisahkan.

Notasi alternatif

Bagi yang tidak menyukai notasi Leibniz, persamaannya bisa ditulis seperti ini:

1 h ( y ) d y d x = g ( x ) , {\displaystyle {\frac {1}{h(y)}}{\frac {dy}{dx}}=g(x),} {\displaystyle {\frac {1}{h(y)}}{\frac {dy}{dx}}=g(x),}

Setiap sisi kemudian diintegrasikan sehubungan dengan x {\displaystyle x} {\displaystyle x}, sehingga diperoleh

∫ 1 h ( y ) d y d x d x = ∫ g ( x ) d x , ( 1 ) {\displaystyle \int {\frac {1}{h(y)}}{\frac {dy}{dx}}\,dx=\int g(x)\,dx,\qquad \qquad (1)} {\displaystyle \int {\frac {1}{h(y)}}{\frac {dy}{dx}}\,dx=\int g(x)\,dx,\qquad \qquad (1)}

atau bisa juga ditulis:

∫ 1 h ( y ) d y = ∫ g ( x ) d x {\displaystyle \int {\frac {1}{h(y)}}\,dy=\int g(x)\,dx} {\displaystyle \int {\frac {1}{h(y)}}\,dy=\int g(x)\,dx}

Contoh

Pertumbuhan populasi sering kali dimodelkan dalam bentuk persamaan diferensial berikut:

d P d t = k P ( 1 − P K ) {\displaystyle {\frac {dP}{dt}}=kP\left(1-{\frac {P}{K}}\right)} {\displaystyle {\frac {dP}{dt}}=kP\left(1-{\frac {P}{K}}\right)}

P {\displaystyle P} {\displaystyle P} adalah populasi pada waktu t {\displaystyle t} {\displaystyle t}, k {\displaystyle k} {\displaystyle k} adalah tingkat pertumbuhan, dan K {\displaystyle K} {\displaystyle K} adalah kemampuan lingkungan untuk menampung pertambahan jumlah penduduk.

Pemisahan variabel perlu dilakukan untuk menyelesaikan persamaan diferensial ini:

d P d t = k P ( 1 − P K ) ∫ d P P ( 1 − P K ) = ∫ k d t {\displaystyle {\begin{aligned}&{\frac {dP}{dt}}=kP\left(1-{\frac {P}{K}}\right)\\[5pt]&\int {\frac {dP}{P\left(1-{\frac {P}{K}}\right)}}=\int k\,dt\end{aligned}}} {\displaystyle {\begin{aligned}&{\frac {dP}{dt}}=kP\left(1-{\frac {P}{K}}\right)\\[5pt]&\int {\frac {dP}{P\left(1-{\frac {P}{K}}\right)}}=\int k\,dt\end{aligned}}}

Untuk mencari integral di sisi kiri, pecahannya disederhanakan:

1 P ( 1 − P K ) = K P ( K − P ) {\displaystyle {\frac {1}{P\left(1-{\frac {P}{K}}\right)}}={\frac {K}{P\left(K-P\right)}}} {\displaystyle {\frac {1}{P\left(1-{\frac {P}{K}}\right)}}={\frac {K}{P\left(K-P\right)}}}

dan pecahan kemudian diubah menjadi pecahan parsial:

K P ( K − P ) = 1 P + 1 K − P {\displaystyle {\frac {K}{P(K-P)}}={\frac {1}{P}}+{\frac {1}{K-P}}} {\displaystyle {\frac {K}{P(K-P)}}={\frac {1}{P}}+{\frac {1}{K-P}}}

sehingga diperoleh:

∫ ( 1 P + 1 K − P ) d P = ∫ k d t ln ⁡ | P | − ln ⁡ | K − P | = k t + C ln ⁡ | K − P | − ln ⁡ | P | = − k t − C ln ⁡ | K − P P | = − k t − C | K − P P | = e − k t − C | K − P P | = e − C e − k t K − P P = ± e − C e − k t Jika  A = ± e − C . K − P P = A e − k t K P − 1 = A e − k t K P = 1 + A e − k t P K = 1 1 + A e − k t P = K 1 + A e − k t {\displaystyle {\begin{aligned}&\int \left({\frac {1}{P}}+{\frac {1}{K-P}}\right)\,dP=\int k\,dt\\[6pt]&\ln {\begin{vmatrix}P\end{vmatrix}}-\ln {\begin{vmatrix}K-P\end{vmatrix}}=kt+C\\[6pt]&\ln {\begin{vmatrix}K-P\end{vmatrix}}-\ln {\begin{vmatrix}P\end{vmatrix}}=-kt-C\\[6pt]&\ln {\begin{vmatrix}{\cfrac {K-P}{P}}\end{vmatrix}}=-kt-C\\[6pt]&{\begin{vmatrix}{\dfrac {K-P}{P}}\end{vmatrix}}=e^{-kt-C}\\[6pt]&{\begin{vmatrix}{\dfrac {K-P}{P}}\end{vmatrix}}=e^{-C}e^{-kt}\\[6pt]&{\frac {K-P}{P}}=\pm e^{-C}e^{-kt}\\[6pt]{\text{Jika }}&A=\pm e^{-C}.\\[6pt]&{\frac {K-P}{P}}=Ae^{-kt}\\[6pt]&{\frac {K}{P}}-1=Ae^{-kt}\\[6pt]&{\frac {K}{P}}=1+Ae^{-kt}\\[6pt]&{\frac {P}{K}}={\frac {1}{1+Ae^{-kt}}}\\[6pt]&P={\frac {K}{1+Ae^{-kt}}}\end{aligned}}} {\displaystyle {\begin{aligned}&\int \left({\frac {1}{P}}+{\frac {1}{K-P}}\right)\,dP=\int k\,dt\\[6pt]&\ln {\begin{vmatrix}P\end{vmatrix}}-\ln {\begin{vmatrix}K-P\end{vmatrix}}=kt+C\\[6pt]&\ln {\begin{vmatrix}K-P\end{vmatrix}}-\ln {\begin{vmatrix}P\end{vmatrix}}=-kt-C\\[6pt]&\ln {\begin{vmatrix}{\cfrac {K-P}{P}}\end{vmatrix}}=-kt-C\\[6pt]&{\begin{vmatrix}{\dfrac {K-P}{P}}\end{vmatrix}}=e^{-kt-C}\\[6pt]&{\begin{vmatrix}{\dfrac {K-P}{P}}\end{vmatrix}}=e^{-C}e^{-kt}\\[6pt]&{\frac {K-P}{P}}=\pm e^{-C}e^{-kt}\\[6pt]{\text{Jika }}&A=\pm e^{-C}.\\[6pt]&{\frac {K-P}{P}}=Ae^{-kt}\\[6pt]&{\frac {K}{P}}-1=Ae^{-kt}\\[6pt]&{\frac {K}{P}}=1+Ae^{-kt}\\[6pt]&{\frac {P}{K}}={\frac {1}{1+Ae^{-kt}}}\\[6pt]&P={\frac {K}{1+Ae^{-kt}}}\end{aligned}}}

Maka solusi persamaan ini adalah:

P ( t ) = K 1 + A e − k t {\displaystyle P(t)={\frac {K}{1+Ae^{-kt}}}} {\displaystyle P(t)={\frac {K}{1+Ae^{-kt}}}}

Untuk mencari A {\displaystyle A} {\displaystyle A}, asumsikan t = 0 {\displaystyle t=0} {\displaystyle t=0} dan P ( 0 ) = P 0 {\displaystyle P\left(0\right)=P_{0}} {\displaystyle P\left(0\right)=P_{0}}. Maka diperoleh

P 0 = K 1 + A e 0 {\displaystyle P_{0}={\frac {K}{1+Ae^{0}}}} {\displaystyle P_{0}={\frac {K}{1+Ae^{0}}}}

Mengingat bahwa e 0 = 1 {\displaystyle e^{0}=1} {\displaystyle e^{0}=1}, maka diperoleh:

A = K − P 0 P 0 . {\displaystyle A={\frac {K-P_{0}}{P_{0}}}.} {\displaystyle A={\frac {K-P_{0}}{P_{0}}}.}

Catatan

Referensi

Ikon rintisan

Artikel bertopik matematika ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

Konten disalin dari Wikipedia Bahasa Indonesia (lisensi CC BY-SA) Lihat versi asli di Wikipedia

Rekomendasi Pilihan