Matematika Ekonomi 2
Terakhir diubah pada
Pertemuan 1
RPS
Tabel Pertemuan Matematika Ekonomi 2
Pertemuan Ke- | Materi | Bab di Buku Acuan |
---|---|---|
1 | Silabus dan Kontrak Kuliah, Review Matematika Ekonomi 1 | Bab 1 |
2 | Integral: Integral Tak Tentu, Integral Tentu | Bab 6 |
3 | Integral: Surplus Produsen, Surplus Konsumen, Aliran Investasi, Diskon | Bab 6 |
4 | Matriks: Operasi Dasar Matriks, Invers Matriks 2x2 | Bab 7 |
5 | Matriks: Invers Matriks 3x3, Aturan Kramer | Bab 7 |
6 | Pemrograman Linier | Bab 8 |
7 | Fungsi Dinamik: Persamaan Beda, Determinasi Pendapatan Nasional, Analisis Permintaan dan Penawaran | Bab 9 |
8 | Ujian Tengah Semester (UTS) | (UTS) |
9 | Fungsi Dinamik: Persamaan Diferensial, Determinasi Pendapatan Nasional, Analisis Permintaan dan Penawaran | Bab 9 |
10 | Linear Programming: Simplex Method | Bab 17 |
11 | Transport Problems | Bab 18 |
12 | Dynamic Programming | Bab 19 |
13 | Decision Theory | Bab 20 |
14 | Project Evaluation | Bab 24 | 15 | Risk and Uncertainty | Bab 25 |
16 | Ujian Akhir Semester (UAS) | (UAS) |
Pertemuan 2
Bab 6. Integrasi
Bab ini membahas dua jenis integrasi: integrasi tak tentu (indefinite integration) dan integrasi tentu (definite integration).
6.1 Integrasi Tak Tentu (Indefinite Integration)
- Integrasi adalah kebalikan dari diferensiasi:
- \[\int f(x)\,dx = F(x) + c, \quad F'(x) = f(x),\quad \text{dengan } c \text{ konstanta integrasi}\]
- Rumus integrasi dasar:
- Fungsi berpangkat: \(\int x^n dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + c\)
- Fungsi eksponensial: \(\int e^{mx} dx = \frac{e^{mx}}{m} + c\)
- Fungsi reciprocal: \(\int \frac{1}{x} dx = \ln|x| + c\)
Aplikasi Integrasi dalam Ekonomi
- Menentukan fungsi total dari fungsi marginal (biaya total dari biaya marginal, pendapatan total dari pendapatan marginal).
- Menghitung surplus konsumen dan produsen.
Contoh:
Diberikan fungsi biaya marginal \( MC = Q^2 + 2Q + 4 \), maka biaya totalnya:
\[TC = \int MC\,dQ = \frac{Q^3}{3} + Q^2 + 4Q + c\]
6.2 Integrasi Tentu (Definite Integration)
- Digunakan untuk menghitung luas area di bawah kurva:
- \[\int_a^b f(x) dx = F(b) - F(a), \quad \text{dengan} \quad F'(x)=f(x)\]
Contoh:
Menghitung luas area di bawah kurva \(y = x^2\) dari \(x=1\) ke \(x=2\):
\[\int_1^2 x^2\,dx = \left[ \frac{x^3}{3} \right]_1^2 = \frac{7}{3}\]
Istilah Penting:
- Anti-derivative (Primitive): Fungsi sebelum diferensiasi.
- Constant of Integration: Konstanta tambahan dalam integral tak tentu.
- Definite Integration: Integrasi dengan batas yang menghasilkan angka (area).
- Indefinite Integration: Integrasi tanpa batas yang menghasilkan fungsi.
Soal 1: Integral Tak Tentu
\[\int \left(x^{10} - 3\sqrt{x} + e^{-x}\right) dx\]
Soal 2: Integral Tak Tentu
\[\int \left(x^3 - \frac{5}{x^6} + \frac{2}{x} - 4e^{-4x}\right) dx\]
Soal 3: Integral Tentu
\[\int^5_2 \left(2x +1\right) dx\]
Soal 4: Integral Tentu
\[\int^4_1 \left(x^2-x +1\right) dx\]
Pertemuan 3
Bab 6. Integrasi
Bab ini membahas dua jenis integrasi: integrasi tak tentu (indefinite integration) dan integrasi tentu (definite integration).
6.1 Integrasi Tak Tentu (Indefinite Integration)
- Integrasi adalah kebalikan dari diferensiasi:
- \[\int f(x)\,dx = F(x) + c, \quad F'(x) = f(x),\quad \text{dengan } c \text{ konstanta integrasi}\]
- Rumus integrasi dasar:
- Fungsi berpangkat: \(\int x^n dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + c\)
- Fungsi eksponensial: \(\int e^{mx} dx = \frac{e^{mx}}{m} + c\)
- Fungsi reciprocal: \(\int \frac{1}{x} dx = \ln|x| + c\)
6.2 Integrasi Tentu (Definite Integration)
- Menghitung luas area di bawah kurva:
- \[\int_a^b f(x) dx = F(b) - F(a), \quad \text{dengan} \quad F'(x)=f(x)\]
6.2.1 Surplus Konsumen (Consumer’s Surplus)
\[CS = \int_0^{Q_0} f(Q)dQ - Q_0P_0\]
6.2.2 Surplus Produsen (Producer’s Surplus)
\[PS = Q_0P_0 - \int_0^{Q_0} g(Q)dQ\]
6.2.3 Aliran Investasi (Investment Flow)
\[I = \frac{dK}{dt}, \quad K(t) = \int_{t_1}^{t_2} I(t)dt\]
6.2.4 Diskonto (Discounting)
Menghitung nilai kini (present value) dari aliran pendapatan kontinyu: \[P = \int_0^n S e^{-rt/100} dt\]
Aplikasi Integrasi dalam Ekonomi
- Menentukan fungsi total dari fungsi marginal.
- Menghitung surplus konsumen dan produsen.
- Menghitung investasi dan diskonto nilai kini.
Istilah Penting:
- Anti-derivative (Primitive): Fungsi sebelum diferensiasi.
- Constant of Integration: Konstanta tambahan dalam integral tak tentu.
- Definite Integration: Integrasi dengan batas yang menghasilkan angka (area).
- Indefinite Integration: Integrasi tanpa batas yang menghasilkan fungsi.
- Consumer’s Surplus: Selisih antara jumlah yang bersedia dibayar konsumen dengan yang sebenarnya dibayar.
- Producer’s Surplus: Selisih antara pendapatan aktual dengan harga minimum yang bersedia diterima produsen.
- Investment Flow: Laju perubahan stok modal.
- Discounting: Menghitung nilai kini dari aliran pendapatan di masa depan.
Soal 1: MR adalah Turunan
Jika fungsi pendapatan marginal diberikan oleh:
\[ MR = 100 - 6Q^2 \]
Tentukan fungsi permintaan yang sesuai.
Soal 2: Aliran Investasi
Jika aliran investasi sebuah perusahaan diberikan oleh:
\[ I(t) = 8000 t^{1/3} \]
Hitung pembentukan modal selama delapan tahun pertama.
Soal 3: Surplus Konsumen
Berapa surplus konsumen saat \( P = 75 \) jika fungsi permintaan diberikan oleh:
\[ P = 100 - Q^2 \]
Soal 4: Integral Tentu
Fungsi penawaran dan permintaan suatu barang diberikan oleh:
\[ P = 32 + Q_S^2 \]
\[ P = 140 - \frac{Q_D^2}{3} \]
Di mana \( P \), \( Q_S \), dan \( Q_D \) berturut-turut menunjukkan harga, jumlah yang ditawarkan, dan jumlah yang diminta. Hitung surplus produsen dan konsumen pada titik ekuilibrium.
Pertemuan 4
Rangkuman Bab 7: Matriks
7.1 Operasi Dasar Matriks
- Notasi dan Terminologi: Matriks dinotasikan sebagai \( A, B, C \) dengan elemen \( a_{ij} \), dan berordo \( m \times n \).
- Transpos Matriks: Mengubah baris menjadi kolom, ditulis sebagai \( A^T \).
- Penjumlahan dan Pengurangan: Dilakukan elemen per elemen untuk matriks dengan ordo yang sama.
- Perkalian Matriks: Dilakukan jika jumlah kolom matriks pertama sama dengan jumlah baris matriks kedua.
7.2 Invers Matriks
Suatu matriks \( A \) memiliki invers jika \( \det(A) \neq 0 \).
Rumus invers matriks \( 2 \times 2 \):
\[ A^{-1} = \frac{1}{\det(A)} \begin{bmatrix} d & -b \\ -c & a \end{bmatrix}, \quad \text{dengan } \det(A) = ad - bc \]
Penerapan: Harga Ekuilibrium
Persamaan harga ekuilibrium dua barang:
\[ 9P_1 + P_2 = 43 \] \[ 2P_1 + 7P_2 = 57 \]
Bentuk matriks:
\[ \begin{bmatrix} 9 & 1 \\ 2 & 7 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} P_1 \\ P_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 43 \\ 57 \end{bmatrix} \]
Solusi diperoleh dengan metode invers matriks:
\[ \begin{bmatrix} P_1 \\ P_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 9 & 1 \\ 2 & 7 \end{bmatrix}^{-1} \begin{bmatrix} 43 \\ 57 \end{bmatrix} \]
Kesimpulan
- Matriks merupakan alat yang kuat dalam menyelesaikan sistem persamaan linear.
- Operasi matriks seperti penjumlahan, perkalian, dan invers sangat berguna dalam berbagai aplikasi ekonomi.
- Invers matriks memungkinkan penyelesaian sistem persamaan dalam bentuk yang lebih kompak dan efisien.
Soal 1: Kesamaan Matriks
Dua matriks \( A \) dan \( B \) diberikan sebagai berikut:
\[ A = \begin{bmatrix} a - 1 & b \\ a + b & 3c - b \end{bmatrix}, \quad B = \begin{bmatrix} 1 & 3a \\ 2c & d + 1 \end{bmatrix} \]
Jika \( A = B \), tentukan nilai \( a, b, c \), dan \( d \).
Soal 2: Kesamaan Matriks
Jika \( A \) dan \( B \) diberikan sebagai berikut:
\[ A = \begin{bmatrix} 3 & -1 & 4 \\ 0 & 2 & 1 \end{bmatrix}, \quad B = \begin{bmatrix} 4 & 0 & 7 \\ 2 & 5 & 1 \end{bmatrix} \]
Tentukan matriks \( X \) yang memenuhi persamaan matriks berikut:
\[ 2A + X^T = 3B \]
Soal 3: Surplus Konsumen
Harga ekuilibrium \( P_1 \) dan \( P_2 \) untuk dua barang memenuhi sistem persamaan berikut:
\[ 9P_1 + P_2 = 43 \]
\[ 2P_1 + 7P_2 = 57 \]
Nyatakan sistem ini dalam bentuk matriks dan tentukan nilai \( P_1 \) dan \( P_2 \).
Pertemuan 5
Rangkuman Bab 7: Determinan, Invers, dan Aturan Cramer
1. Determinan Matriks
Determinant adalah nilai skalar yang diperoleh dari matriks persegi dan digunakan untuk menemukan invers serta menyelesaikan sistem persamaan linear.
Determinan Matriks \( 2 \times 2 \)
Untuk matriks:
\[ A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \]Determinan dihitung dengan rumus:
\[ \det(A) = ad - bc \]Determinan Matriks \( 3 \times 3 \)
Untuk matriks:
\[ A = \begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{bmatrix} \]Determinan dihitung menggunakan ekspansi kofaktor:
\[ \det(A) = a_{11}A_{11} + a_{12}A_{12} + a_{13}A_{13} \]2. Invers Matriks
Matriks \( A \) memiliki invers \( A^{-1} \) jika memenuhi:
\[ A A^{-1} = I \]di mana \( I \) adalah matriks identitas.
Invers Matriks \( 2 \times 2 \)
Jika \( A \) adalah:
\[ A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \]Maka inversnya:
\[ A^{-1} = \frac{1}{\det(A)} \begin{bmatrix} d & -b \\ -c & a \end{bmatrix}, \quad \text{dengan } \det(A) \neq 0 \]3. Aturan Cramer
Aturan Cramer digunakan untuk menyelesaikan sistem persamaan linear:
\[ Ax = b \]Solusi untuk setiap variabel:
\[ x_i = \frac{\det(A_i)}{\det(A)} \]di mana \( A_i \) adalah matriks yang diperoleh dari \( A \) dengan mengganti kolom ke-\( i \) dengan \( b \).
Contoh
Diketahui sistem:
\[ \begin{cases} 2x + 4y = 16 \\ 3x - 5y = -9 \end{cases} \]Dalam bentuk matriks:
\[ A = \begin{bmatrix} 2 & 4 \\ 3 & -5 \end{bmatrix}, \quad b = \begin{bmatrix} 16 \\ -9 \end{bmatrix} \]Hitung \( \det(A) \):
\[ \det(A) = (2)(-5) - (4)(3) = -10 - 12 = -22 \]Gunakan aturan Cramer untuk menemukan \( x \) dan \( y \).
Kesimpulan
- Determinan digunakan untuk mengetahui apakah matriks memiliki invers.
- Invers matriks membantu dalam menyelesaikan sistem persamaan linear.
- Aturan Cramer memberikan cara sistematis untuk menyelesaikan persamaan linear menggunakan determinan.
Soal 1:
Gunakan aturan Cramer untuk menyelesaikan \( x \) dari sistem persamaan berikut:
\[ \begin{bmatrix} 3 & -2 & 4 \\ 1 & 4 & 0 \\ 5 & 7 & 0 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \\ y \\ z \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 11 \\ 9 \\ 19 \end{bmatrix} \]
Temukan nilai \( x \) menggunakan aturan Cramer.
Soal 2:
Temukan kofaktor \( A_{23} \) dari matriks berikut:
\[ A = \begin{bmatrix} 5 & -2 & 7 \\ 6 & 1 & -9 \\ 4 & -3 & 8 \end{bmatrix} \]
Hitung nilai kofaktor \( A_{23} \).
Soal 3:
Cari (jika memungkinkan) invers dari matriks berikut:
\[ A = \begin{bmatrix} 2 & 1 & -1 \\ 1 & 3 & 2 \\ -1 & 2 & 1 \end{bmatrix}, \quad B = \begin{bmatrix} 1 & 4 & 5 \\ 2 & 1 & 3 \\ -1 & 3 & 2 \end{bmatrix} \]
Tentukan apakah matriks-matriks ini singular atau non-singular.
Pertemuan 6
Masalah Pemrograman Linier: Studio Kaca
Rangkuman Materi:
Pemrograman linier adalah metode untuk memaksimalkan atau meminimalkan suatu fungsi objektif linear yang dibatasi oleh kendala dalam bentuk pertidaksamaan linear. Teknik ini sangat penting dalam ekonomi dan manajemen untuk membantu pengambilan keputusan optimal dengan sumber daya terbatas.
Model dasar pemrograman linier terdiri dari:
- Fungsi objektif: fungsi yang akan dioptimalkan (maksimum/minimum)
- Variabel keputusan: besaran yang harus ditentukan nilainya
- Kendala: batasan yang dikenakan pada variabel keputusan
- Daerah layak: himpunan solusi yang memenuhi semua kendala
Solusi optimal dari masalah pemrograman linier dengan dua variabel dapat ditemukan secara grafis melalui:
- Menggambar daerah layak berdasarkan semua kendala
- Menentukan titik sudut daerah layak
- Menilai fungsi objektif di titik-titik sudut tersebut
Soal Studi Kasus:
Sebuah studio kerajinan memproduksi mangkuk kaca dan piring kaca. Keuntungan yang diperoleh dari penjualan adalah \$150 per mangkuk dan \$100 per piring.
Variabel Keputusan:
- \( x \) = jumlah mangkuk yang diproduksi
- \( y \) = jumlah piring yang diproduksi
Fungsi Objektif:
\[ \text{Maksimalkan } Z = 150x + 100y \]
Kendala:
- Waktu meniup kaca: \( 2x + y \leq 70 \)
- Waktu pendinginan kaca: \( 4x + y \leq 130 \)
- Ketersediaan pasir silika: \( x + y \leq 45 \)
- Kendala non-negativitas: \( x \geq 0, \quad y \geq 0 \)
Langkah Penyelesaian:
- Sketsa wilayah layak berdasarkan tiga garis batas:
- \( 2x + y = 70 \) melalui titik \( (0, 70) \) dan \( (35, 0) \)
- \( 4x + y = 130 \) melalui titik \( (0, 130) \) dan \( (32.5, 0) \)
- \( x + y = 45 \) melalui titik \( (0, 45) \) dan \( (45, 0) \)
- Tentukan titik sudut daerah layak: (0,0), (0,45), (25,20), (30,10), dan (32.5,0)
- Evaluasi fungsi objektif di setiap titik:
- \( (0,0): Z = 150(0) + 100(0) = 0 \)
- \( (0,45): Z = 150(0) + 100(45) = 4500 \)
- \( (25,20): Z = 150(25) + 100(20) = 5750 \)
- \( (30,10): Z = 150(30) + 100(10) = 5500 \)
- \( (32.5,0): Z = 150(32.5) + 100(0) = 4875 \)
- Kesimpulan: Nilai maksimum \( Z = 5750 \) diperoleh saat \( x = 25 \) dan \( y = 20 \)
Analisis Shadow Price:
Jika waktu meniup kaca ditambah 1 jam menjadi \( 2x + y \leq 71 \), maka:
- Garis menjadi \( 2x + y = 71 \), berpotongan dengan \( x + y = 45 \)
- Solusi sistem: \[ \begin{aligned} x + y &= 45 \\ 2x + y &= 71 \end{aligned} \] \[ x = 26, \quad y = 19 \]
- Profit baru: \( 150(26) + 100(19) = 5800 \)
- Selisih profit: \( 5800 - 5750 = 50 \Rightarrow \text{Shadow Price} = 50 \)
Soal 1:
Seorang produsen kecil memproduksi dua jenis barang: A dan B. Permintaan untuk keduanya melebihi kapasitas produksi. Biaya produksi:
- Barang A: $6, dijual $7
- Barang B: $3, dijual $4
- Biaya transportasi: 20 sen untuk A, 30 sen untuk B
Terdapat batas: \[ \text{Total biaya produksi} \leq 2700, \quad \text{Total biaya transportasi} \leq 120 \] Tentukan berapa unit masing-masing barang harus diproduksi untuk memaksimalkan keuntungan.
Soal 2:
Sebuah penerbit ingin memproduksi dua jenis buku: Microeconomics dan Macroeconomics. Keuntungan: \[ \$12 \text{ untuk Microeconomics}, \quad \$18 \text{ untuk Macroeconomics} \] Waktu yang dibutuhkan:
- Micro: 12 menit cetak, 18 menit jilid
- Macro: 15 menit cetak, 9 menit jilid
Batasan waktu: \[ \text{Maksimal 10 jam cetak dan 10.5 jam jilid} \] Tentukan berapa banyak masing-masing buku yang harus diproduksi agar keuntungan maksimal.
Soal 3:
Sebuah produsen daging memiliki dua pabrik: P1 dan p2. Biaya: \[ \text{P1: } \$4000/\text{hari}, \quad \text{p2: } \$3200/\text{hari} \] Output harian:
- P1: 60 kg daging high, 20 kg medium, 40 kg low
- p2: 20 kg daging high, 20 kg medium, 120 kg low
Kebutuhan mingguan: \[ \text{High: 120 kg}, \quad \text{Medium: 80 kg}, \quad \text{Low: 240 kg} \] Tentukan berapa hari masing-masing pabrik dioperasikan dalam seminggu agar biaya minimal.
Pertemuan 7
Rangkuman Bab 9: Dinamika Ekonomi
Konsep Umum
Model dinamik memperkenalkan unsur waktu dalam analisis ekonomi, berbeda dengan model statis.
9.1 Persamaan Selisih (Difference Equations)
Persamaan yang menghubungkan nilai variabel dari periode ke periode:
\[ Y_t = bY_{t-1} + c \]
- Complementary Function (CF): \( A(b^t) \)
- Particular Solution (PS): Solusi khusus untuk persamaan penuh.
- General Solution: \( Y_t = A(b^t) + \text{PS} \)
Stabilitas
- \( |b| < 1 \) : konvergen (stabil)
- \( |b| > 1 \) : divergen (tidak stabil)
- \( -1 < b < 0 \) : konvergen osilatori
9.1.1 Determinasi Pendapatan Nasional
Model konsumsi dan investasi dengan lag waktu:
\[ C_t = aY_{t-1} + b, \quad I_t = I^*, \quad Y_t = C_t + I_t \]
9.1.2 Analisis Penawaran dan Permintaan
Model supply lag:
\[ Q_s = aP_{t-1} - b, \quad Q_d = -cP_t + d \]
Sistem stabil jika \( a < c \).
9.2 Persamaan Diferensial (Differential Equations)
Persamaan yang melibatkan turunan dari fungsi tak diketahui:
\[ \frac{dy}{dt} = my + c \]
- Complementary Function (CF): \( Ae^{mt} \)
- General Solution: \( y(t) = Ae^{mt} + \text{PS} \)
Stabilitas
- \( m < 0 \) : konvergen (stabil)
- \( m > 0 \) : divergen (tidak stabil)
9.2.1 Determinasi Pendapatan Nasional Berbasis Waktu Kontinu
Model perubahan pendapatan:
\[ \frac{dY}{dt} = \alpha (C + I - Y) \]
9.2.2 Analisis Penawaran dan Permintaan Berbasis Waktu Kontinu
Model perubahan harga:
\[ \frac{dP}{dt} = \alpha (Q_d - Q_s) \]
Kesimpulan
- Model diskrit → Persamaan Selisih
- Model kontinu → Persamaan Diferensial
- Stabilitas tergantung pada tanda dan besar koefisien \( b \) atau \( m \)
Soal 1:
Model Dua Sektor:
\[ Y_t = C_t + 400 \] \[ C_t = 0.8Y_{t-1} + 100 \]
Jika \( Y_0 = 450 \), hitung nilai \( C_2 \).
Soal 2:
Temukan solusi khusus dari persamaan diferensial berikut: \[ \frac{dy}{dt} = -3y + 6e^t \]
Soal 3:
Pertimbangkan fungsi penawaran dan permintaan berikut:
\[ Q_s = 2P_{t-1} - 10 \] \[ Q_d = -4P_t + 40 \]
Asumsikan pasar dalam keadaan ekuilibrium. Tentukan ekspresi untuk \( Q \) ketika \( P_0 = 4 \).
Soal 4:
Model Dua Sektor:
Diketahui: \[ \frac{dY}{dt} = 0.6(C + I - Y) \] \[ C = 0.9Y + 600, \quad I = 400 \] dan kondisi awal: \( Y(0) = 9000 \)
Pertemuan 8
Ketentuan UTS
- UTS hanya boleh dikerjakan selama 2 jam (sudah termasuk mengunggah jawaban berbentuk pdf).
- Soal UTS boleh dikerjakan dari 13:00-14:30 dan selanjutnya klik Kirim Jawaban untuk mengunggah jawaban di google form.
- Setiap mahasiswa akan menerima soal masing-masing sesuai dengan NIM.
Pertemuan 9
Rangkuman Bab 17: Metode Simpleks
17.1 Pendahuluan
Metode dua variabel tidak memadai untuk banyak kasus nyata. Metode simplex digunakan untuk menyelesaikan masalah linear programming dengan lebih dari dua variabel dan banyak kendala.
17.2 Kasus: Pinjaman Paling Menguntungkan
Model matematis:
\[ \max P = 2x + y \] Dengan kendala: \[ 3x + y \leq 138, \quad x + y \leq 72 \]
- Gunakan variabel slack: \( s_1, s_2 \)
- Solusi awal: \( s_1 = 138, s_2 = 72 \)
- Pivoting dilakukan untuk memaksimalkan profit
Solusi optimal: \( x = 33, \ y = 39, \ P = 105 \)
17.2.1 Contoh: Pemilihan Jenis Pembiayaan
Model:
\[ \max P = 65x + 75y + 55z \]
Kendala:
\[ 2x + 3y + 4z \leq 6000 \hspace{1cm} 4x + 3y + 2z \leq 5000 \]Solusi optimal: \( x = 0, \ y = 1333.33, \ z = 500, \ P = 127,500 \)
17.3 Aturan Umum Simpleks
- Standardisasi: Ubah semua kendala agar RHS positif
- Slack: untuk \( \leq \)
- Surplus: untuk \( \geq \)
- Artificial: untuk \( \geq \) dan \( = \), dengan koefisien \( \pm M \)
17.3.4 Contoh: Minimasi Biaya
Model:
\[ \min Z = x_1 + x_2 + x_3 + x_4 \]
Kendala:
\[ 3x_1 + 2x_2 + x_3 \geq 1000 \]
\[ x_1 + 3x_2 + 4x_3 + 6x_4 = 1000 \]Gunakan: slack, surplus, artificial variable. Solusi optimal:
\[ x_1 = 142.86, \quad x_2 = 285.71, \quad Z = 428.57 \]
17.4 Pertimbangan dan Keterbatasan
- Validasi manual diperlukan meskipun software tersedia
- Model linier bisa jadi tidak merepresentasikan kenyataan
- Pemilihan variabel dan asumsi linier sangat mempengaruhi hasil
Soal 1:
Sebuah pabrik memproduksi tiga jenis makanan: A, B, dan C. Keuntungan per unit berturut-turut adalah Rp10, Rp15, dan Rp12.
Kendala:
- Bahan mentah: \( 2x + 3y + 1z \leq 100 \)
- Waktu kerja: \( 4x + y + 2z \leq 120 \)
- Ruang penyimpanan: \( x + y + z \leq 50 \)
Model:
\[ \max Z = 10x + 15y + 12z \]
Soal 2:
Suatu perusahaan memproduksi barang X, Y, dan Z. Laba per unit: X = 30, Y = 20, Z = 40.
Kendala:
- Tenaga kerja: \( 2x + 3y + z \leq 180 \)
- Bahan baku: \( x + y + 2z \leq 150 \)
- Mesin: \( x + 2y + z \leq 170 \)
Model:
\[ \max Z = 30x + 20y + 40z \]
Soal 3:
Perusahaan ingin memproduksi tiga komponen A, B, dan C dengan biaya per unit masing-masing Rp5, Rp4, dan Rp6.
Kebutuhan minimum:
- Minimum 60 jam kerja: \( 3x + 2y + z \geq 60 \)
- Minimum 90 unit produksi: \( x + 3y + 2z \geq 90 \)
- Minimum 50 ruang produksi: \( 2x + y + 2z \geq 50 \)
Model:
\[ \min Z = 5x + 4y + 6z \]
Pertemuan 10
Contoh Soal Simpleks: Maksimalkan dengan Satu Kendala \( \geq \)
Contoh 1
Model:
\( \max Z = 8x + 6y + 10z \)
Kendala:
- \( 3x + 2y + z \geq 30 \)
- \( x + 2y + 4z \leq 40 \)
- \( x + y + z \leq 25 \)
Variabel slack/surplus/artificial ditambahkan:
Cj 8 6 10 0 0 -M
--------------------------------
xB | x y z s1 s2 a1 | RHS
---------------------------------------
a1 | 3 2 1 0 0 1 | 30
s1 | 1 2 4 1 0 0 | 40
s2 | 1 1 1 0 1 0 | 25
Iterasi 1:
- Pilih kolom pivot: z (nilai Cj terbesar)
- Hitung rasio: baris a1 → 30/1 = 30, baris s1 → 40/4 = 10, baris s2 → 25/1 = 25
- Pivot pada baris s1 dan kolom z
Jawaban Optimal: \( x = 20, y = 0, z = 5, Z = 210 \)
Contoh 2
Model:
\( \max Z = 20x + 25y + 30z \)
Kendala:
- \( x + y + z \geq 30 \)
- \( 2x + 3y + 4z \leq 100 \)
- \( x + 2y + z \leq 90 \)
Dengan surplus dan artificial variabel:
Cj 20 25 30 0 0 -M
--------------------------------
xB | x y z s1 s2 a1 | RHS
--------------------------------------
a1 | 1 1 1 0 0 1 | 30
s1 | 2 3 4 1 0 0 | 100
s2 | 1 2 1 0 1 0 | 90
Iterasi 1:
- Pilih kolom pivot: z (nilai Cj terbesar)
- Hitung rasio: baris a1 → 30/1 = 30, s1 → 100/4 = 25, s2 → 90/1 = 90
- Pivot pada baris s1 dan kolom z
Jawaban Optimal: \( x = 10, y = 10, z = 10, Z = 750 \)
Soal 1:
Soal 1: Maksimalkan \( Z = 12x + 18y + 14z \)
Kendala:
- \( 2x + 3y + z \geq 36 \)
- \( x + y + z \leq 30 \)
- \( 3x + 2y + 2z \leq 60 \)
Selesaikan dengan metode simpleks.
Soal 2:
Soal 2: Maksimalkan \( Z = 9x + 7y + 11z \)
Kendala:
- \( x + y + 2z \geq 25 \)
- \( 2x + y + z \leq 40 \)
- \( x + 3y + 2z \leq 50 \)
Gunakan tabel simpleks untuk menemukan solusi optimal.
Pertemuan 11
Masalah Transportasi
Contoh Kasus:
Sebuah perusahaan outsourcing memiliki tiga sistem (A, B, dan C) dan empat lokasi pemrosesan. Setiap lokasi memiliki kapasitas pemrosesan terbatas, dan setiap sistem memerlukan jam pemrosesan yang berbeda. Tujuan perusahaan adalah meminimalkan biaya total pemrosesan yang terjadi akibat distribusi data antar lokasi.
Tabel Kapasitas Pemrosesan
Lokasi | Sistem A | Sistem B | Sistem C |
---|---|---|---|
1 | 5 | 8 | 6 |
2 | 7 | 6 | 7 |
3 | 5 | 4 | 5 |
4 | 5 | 6 | 6 |
Tabel Kebutuhan dan Kapasitas
Proses | Kapasitas |
---|---|
Sistem A | 5 jam |
Sistem B | 5 jam |
Sistem C | 7 jam |
Langkah 1: Menyusun Tabel Biaya Pemrosesan
Lokasi | Sistem A | Sistem B | Sistem C |
---|---|---|---|
1 | 5 | 8 | 6 |
2 | 7 | 6 | 7 |
3 | 5 | 4 | 5 |
4 | 5 | 6 | 6 |
Langkah 2: Menyusun Tabel Alokasi Pemrosesan (Alokasi Awal)
Lokasi | Sistem A | Sistem B | Sistem C | Jumlah |
---|---|---|---|---|
1 | 3 | 2 | 0 | 5 |
2 | 0 | 2 | 3 | 5 |
3 | 0 | 0 | 2 | 7 |
Langkah 3: Menghitung Biaya Pemrosesan Awal
Biaya pemrosesan awal dihitung berdasarkan alokasi yang ada:
\[ \text{Total Biaya} = (3 \times 5) + (2 \times 8) + (2 \times 6) + (3 \times 7) + (2 \times 5) + (5 \times 6) = 104 \]Langkah 4: Menyusun Ghost Costs
Ghost costs dihitung dengan menggunakan rumus:
\[ C_{ij} = S_i + L_j \] Di mana \( S_i \) adalah biaya hantu untuk sistem dan \( L_j \) adalah biaya hantu untuk lokasi.Lokasi | Sistem A | Sistem B | Sistem C | Si |
---|---|---|---|---|
1 | 5 | 8 | 0 | 0 |
2 | 6 | 7 | -2 | -4 |
3 | 5 | 6 | -4 | -4 |
Langkah 5: Iterasi dan Perbaikan
Iterasi dilakukan untuk menemukan solusi yang lebih optimal berdasarkan perhitungan ghost costs dan perbedaan biaya.
Solusi Optimal:
Setelah beberapa siklus, solusi optimal tercapai dengan biaya total yang lebih rendah: 78. Alokasi optimal adalah:
- Sistem A: 3 jam ke Lokasi 1 dan 2 jam ke Lokasi 3.
- Sistem B: 5 jam ke Lokasi 4.
- Sistem C: 4 jam ke Lokasi 2 dan 3 jam ke Lokasi 3.
Soal 1:
Sebuah perusahaan memiliki 3 gudang dan 4 toko yang perlu memasok produk. Setiap gudang memiliki kapasitas terbatas, sementara setiap toko memiliki permintaan tertentu. Biaya pengiriman per unit dari gudang ke toko ditunjukkan dalam tabel biaya di bawah ini. Tujuan dari masalah ini adalah untuk meminimalkan biaya pengiriman total.
Data:Kapasitas Gudang:
- Gudang 1: 40 unit
- Gudang 2: 60 unit
- Gudang 3: 50 unit
Kebutuhan Toko:
- Toko A: 50 unit
- Toko B: 60 unit
- Toko C: 30 unit
- Toko D: 10 unit
Lokasi | Toko A | Toko B | Toko C | Toko D |
---|---|---|---|---|
Gudang 1 | 4 | 6 | 8 | 10 |
Gudang 2 | 7 | 3 | 6 | 5 |
Gudang 3 | 5 | 4 | 7 | 9 |
Soal 2:
Soal 3:
Pertemuan 12
Bab 19: Dynamic Programming
19.1 Pengantar
Dynamic Programming memecah masalah besar menjadi sub-masalah yang lebih kecil. Solusi dari masing-masing sub-masalah akan digunakan untuk membangun solusi optimal secara keseluruhan.
19.2 Prinsip Optimalitas
Jika serangkaian keputusan optimal telah ditemukan, maka semua sub-keputusan di dalamnya juga optimal.
Total return yang dioptimalkan secara umum dapat dituliskan:
\[ R = \sum r_t \]Terdapat dua pendekatan:
- Forward recursion (maju)
- Backward recursion (mundur)
19.3 Contoh-contoh Dynamic Programming
19.3.1 Jaringan Minimum (Shortest Path)
Mencari jalur minimum dari node A ke B melalui beberapa simpul. Baik forward maupun backward recursion menghasilkan biaya minimum total:
19.3.2 Penggantian AC Portable
Masalah penjadwalan pembelian AC selama 5 tahun:
- Harga beli: £1,500
- Biaya perawatan tahunan: £140, £180, £240
- Nilai jual kembali: £1,000 (thn 1), £800 (thn 2), £400 (thn 3)
Total biaya kepemilikan untuk masing-masing opsi:
- 1 tahun: £640
- 2 tahun: £1,020
- 3 tahun: £1,660
Dynamic Programming - Backward Recursion
Tabel Biaya
\( c_{01} = £640 \), \( c_{02} = £1,020 \), \( c_{03} = £1,660 \)
\( c_{12} = £640 \), \( c_{13} = £1,020 \), \( c_{14} = £1,660 \)
\( c_{23} = £640 \), \( c_{24} = £1,020 \), \( c_{25} = £1,660 \)
\( c_{34} = £640 \), \( c_{35} = £1,020 \)
\( c_{45} = £640 \)
Perhitungan Backward Recursion:
\( s_4 = c_{45} = £640 \)
\( s_3 = \min(c_{35}, \ c_{34} + s_4) \)
\( s_3 = \min(£1,020, \ £640 + £640) = \min(£1,020, £1,280) = £1,020 \)
\( s_2 = \min(c_{25}, \ c_{24} + s_4, \ c_{23} + s_3) \)
\( s_2 = \min(£1,660, \ £1,660, \ £1,660) = £1,660 \)
\( s_1 = \min(c_{14} + s_4, \ c_{13} + s_3, \ c_{12} + s_2) \)
\( s_1 = \min(£2,300, \ £2,040, \ £2,300) = £2,040 \)
\( s_0 = \min(c_{03} + s_3, \ c_{02} + s_2, \ c_{01} + s_1) \)
\( s_0 = \min(£2,680, \ £2,680, \ £2,680) = £2,680 \)
Hasil:
Total biaya minimum: £2,680
Hasil optimal:
\[ \text{Total Biaya Minimum} = £2,680 \]19.3.3 Produksi Brosur
Perusahaan memproduksi brosur selama 5 kuartal, permintaan (dalam ribuan):
- 100, 200, 250, 250, 150
Biaya produksi tetap: £500 per batch
Biaya penyimpanan per unit:
- Kasus 1: £1 per unit
- Kasus 2: £2 per unit
Hasil optimal:
- Jika biaya penyimpanan £1: total biaya minimum £1,750
- Jika biaya penyimpanan £2: total biaya minimum £2,200
19.3.4 Travelling Salesman Problem (TSP)
Sales mengunjungi 5 kota (A, B, C, D, E). Total kemungkinan rute:
A | B | C | D | |
---|---|---|---|---|
B | 5 | |||
C | 7 | 6 | ||
D | 9 | 13 | 8 | |
E | 13 | 12 | 5 | 6 |
Untuk 10 kota:
\[ 10! = 3,628,800 \]Hasil optimal:
\[ \text{Total jarak minimum} = 31 \]Kesimpulan:
- Dynamic programming efektif untuk: penjadwalan, penggantian, produksi, dan rute minimum.
- Backward recursion lebih umum, namun prinsip optimalitas berlaku untuk keduanya.
Soal 1:
Carilah biaya minimum dari $A$ ke $B$.Soal 2:
Sebuah perusahaan memiliki sebuah mesin produksi yang dapat digunakan selama maksimal 5 tahun. Setiap tahun, biaya perawatan mesin cenderung meningkat karena umur mesin yang menua, sementara nilai jual kembali mesin menurun.
- Biaya pembelian mesin baru: \$2,000
- Biaya perawatan tahunan (jika mesin tetap dipakai):
Tahun ke-1: \$200
Tahun ke-2: \$300
Tahun ke-3: \$450 - Nilai jual kembali (jika mesin diganti di akhir tahun):
Setelah 1 tahun: \$1,200
Setelah 2 tahun: \$800
Setelah 3 tahun: \$400
Tentukan strategi penggantian mesin yang meminimalkan total biaya selama periode 5 tahun ke depan.
Soal 3:
Sales mengunjungi 5 kota (A, B, C, D). Total kemungkinan rute:
A | B | C | |
---|---|---|---|
B | 5 | ||
C | 7 | 6 | |
D | 9 | 13 | 8 |
Berapakah jarak total minimum?
Pertemuan 13
Bab 20 – Teori Pengambilan Keputusan
20.1 Pendahuluan
Pengambilan keputusan dalam bisnis bisa sederhana atau kompleks. Beberapa kendala umum dalam pengambilan keputusan:
- Kekuasaan tidak didelegasikan
- Terlalu sedikit pengambil keputusan
- Komunikasi buruk
- Penundaan atau kemalasan (lethargy)
- Model atau data tidak akurat
- Tingkat keyakinan tidak sesuai
20.2 Pedoman Analisis Proyek
- Identifikasi masalah
- Tentukan sponsor proyek
- Kumpulkan dan nilai data
- Formulasikan masalah dan pisahkan variabel
- Verifikasi model dan hasil
- Susun alternatif tindakan
- Bandingkan alternatif dari segi waktu, biaya, dan tenaga
- Ambil keputusan dan realisasikan
- Pastikan solusi menyelesaikan masalah asli
- Evaluasi proyek secara menyeluruh
Project | Cost | ||
---|---|---|---|
Skenarion 1 | Skenario 2 | Skenarion 3 | |
A | 37 | 61 | 86 |
B | 70 | 53 | 78 |
C | 103 | 86 | 70 |
Kasus biaya: minimalkan kerugian maksimum.
Proyek | Skenario 1 | Skenario 2 | Skenario 3 | Kerugian Maksimum |
---|---|---|---|---|
A | 37 | 61 | 86 | 86 |
B | 70 | 53 | 78 | 78 |
C | 103 | 86 | 70 | 103 |
→ Pilih B
Project | Profit (Loss) | ||
---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | |
A | 43 | 71 | 57 |
B | 128 | 114 | 0 |
C | 142 | 28 | -14 |
D | 28 | 157 | 71 |
Kasus keuntungan: maksimalkan minimum keuntungan.
Proyek | Keuntungan Minimum |
---|---|
A | 43 |
B | 0 |
C | -14 |
D | 28 |
→ Pilih A
Matrix Regret:
\( \text{regret}_{ij} = \max_j(x_j) - x_{ij} \)
Proyek | Skenario 1 | Skenario 2 | Skenario 3 | Regret Maksimum |
---|---|---|---|---|
A | 99 | 86 | 14 | 85 |
B | 14 | 43 | 71 | 57 |
C | 0 | 129 | 85 | 129 |
D | 114 | 0 | 0 | 114 |
→ Pilih B
Kesimpulan:
- Minimax regret membantu menghindari keputusan terburuk
- Sesuai untuk pengambil keputusan konservatif
- Tidak mempertimbangkan probabilitas atau potensi maksimal
Soal 1:
Soal 2:
Soal 3:
Pertemuan 16
Ketentuan UAS PS4B
- UAS PS4B hanya boleh dikerjakan selama 1,5 jam (sudah termasuk mengunggah jawaban berbentuk pdf).
- Soal UAS PS4B boleh dikerjakan dari 12:30-13:30 dan selanjutnya klik Kirim Jawaban untuk mengunggah jawaban di google form.
- Setiap mahasiswa akan menerima soal masing-masing sesuai dengan NIM.
Daftar Hadir dan Nilai
Daftar Nilai PS4B