PROGRAM PASCA SARJANA, S2 ILMU KOMPUTER
SOAL UJIAN TENGAH SEMESTER I TAHUN 2007/ 2008
Mata Ujian : Analisis Algoritma
Hari/ tanggal : Kamis, 8 Nopember 2007
Waktu : 120 menit
Sifat Ujian : Hanya boleh membuka catatan kuliah
Penguji : Retantyo Wardoyo
Jawaban ini belum tentu benar. Jika ada yang punya jawaban berbeda, mohon di share dan didiskusikan bersama. Terima kasih.
Soal No 1:
Buktikan dengan induksi matematika pernyataan berikut:
a. n! ≤ 2 n untuk n > 3
Jawab :
Terdapat beberapa langkah pembuktian dengan induksi matematika:
Langkah 1:
Menunjukkan bahwa pernyataan tersebut benar untuk n0 = 4.
n = 4 --> 4! ≤ 24
4.3.2.1 ≤ 16
24 > 16
Jadi pernyataan n! ≤ 2 n untuk n > 3 tidak benar (salah) untuk n = 4
Dengan demikian pembuktian selesai, pernyataan tersebut tidak benar।
b. 1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + n (n!) = ( n + 1 )! – 1
Jawab:
Terdapat beberapa langkah pembuktian dengan induksi matematika:
Langkah 1:
Menunjukkan bahwa pernyataan tersebut benar untuk n0 = 1.
n = 1 --> 1 (1!) = (1 + 1)! – 1
1.1 = 2! – 1
1 = 2 – 1
1 = 1
Jadi pernyataan tersebut benar untuk n = 1
Langkah 2:
Menunjukkan bahwa jika pernyataan tersebut benar untuk n = k, maka pernyataan tersebut juga benar untuk n = k + 1. Hal ini dilakukan dengan cara :
- Mengasumsikan pernyataan tersebut benar untuk n = k + 1, yaitu
n = k --> 1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) = ( k + 1 )! – 1
- Selanjutnya akan ditunjukkan pernyataan tersebut juga benar untuk n = k + 1.
Dari asssumsi diatas :
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) = ( k + 1 )! – 1
Tambahkan (k + 1) ( k + 1 )! pada kedua ruas.
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = (k + 1)! – 1 + (k+1)(k+1)!
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = (k + 1)! + (k+1)(k+1)! – 1
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = (k + 1)! (1 + (k+1)) – 1
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = (k + 1)! (k +1 + 1) – 1
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = (k + 1)! (k+2) – 1
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = (k + 2)(k + 1)! – 1
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = (k + 2)! – 1
1 (1!) + 2 (2!) + 3 (3!) + … + k (k!) + (k + 1) (k + 1)! = ((k + 1)+1)!– 1
Jadi pernyataan tersebut benar untuk n = k + 1
Pembuktian selesai
c।
Jawab:
Langkah 1:
Menunjukkan bahwa pernyataan tersebut benar untuk n0 = 1.
n = 1 --> 1 2 =
Jadi pernyataan tidak benar untuk n = 1
Dengan demikian pembuktian selesai, pernyataan tersebut tidak benar.
d।
Jawab:
Langkah 1:
Menunjukkan bahwa pernyataan tersebut benar untuk n0 = 1.
n = 1 à 2 = 2 + (1 - 1) 21+1
2 = 2 + 0 . 22
2 = 2 + 0
2 = 2
Jadi pernyataan tersebut benar untuk n = 1
Langkah 2:
Menunjukkan bahwa jika pernyataan tersebut benar untuk n = k, maka pernyataan tersebut juga benar untuk n = k + 1. Hal ini dilakukan dengan cara :
- Mengasumsikan pernyataan tersebut benar untuk n = k + 1, yaitu
n = k à 2 + 8 + 24 + … + k 2k = 2 + (k – 1) 2k + 1
- Selanjutnya akan ditunjukkan pernyataan tersebut juga benar untuk n = k + 1.
Dari asssumsi diatas :
2 + 8 + 24 + … + k 2k = 2 + (k – 1) 2k+1
Tambahkan (k + 1) 2k+1 pada kedua ruas.
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + (k – 1) 2k+1 + (k + 1) 2k+1
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + 2k+1 ((k - 1) + (k + 1))
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + 2k+1 ( k -1 + k + 1)
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + 2k+1 ( 2k)
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + 2k+1 .2( k)
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + 2k+1+1 (k)
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + 2 k+1+1 ( k )
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + ( k ) 2 (k+1)+1
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + ( k + 0 ) 2 (k+1)+1
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + ( k + 1 - 1 ) 2 (k+1)+1
2 + 8 + 24 + … + k 2k + (k + 1) 2k+1 = 2 + ( (k + 1) - 1 ) 2 (k+1)+1
Jadi pernyataan tersebut benar untuk n = k + 1
Pembuktian selesai
Soal No 2:
Diketahui matriks . Hitunglah determinan dan inversnya.
Jawab :
Determinan matriks =
Operasi pada baris ke- 2 : baris ke-2 dikurang (-2) kali baris ke-1
Operasi pada baris ke- 3 : baris ke-3 dikurang (-1) baris ke-1
=
Operasi pada baris ke- 3 : baris ke-3 dikurang (-4) kali baris ke-2
Operasi pada baris ke- 4 : baris ke-4 dikurang (-4) kali baris ke-2
=
Operasi pada baris ke- 4 : baris ke-4 dikurang baris ke-3
=
= (-1) x (-1 ) x 11 x
= - 47
Invers Matriks
Operasi baris elementer
Operasi pada baris ke- 2 : baris ke-2 dikurang (-2) kali baris ke-1
Operasi pada baris ke- 3 : baris ke-3 dikurang (-1) baris ke-1
=
Operasi pada baris ke-3 : baris ke-3 dikurang (-4) kali baris ke-2
Operasi pada baris ke-4 : baris ke-4 dikurang (-4) kali baris ke-2
=
Operasi pada baris ke-4 : 11 kali Baris ke-4 dikurang 13 kali baris ke-3
=
Operasi pada baris ke -1 : 47 kali Baris ke-1 tambah 3 kali baris ke-4
Operasi pada baris ke -2 : 47 kali baris ke-2 tambah 7 kali baris ke-4
Operasi pada baris ke -3 : 47 kali baris ke-3 tambah 29 baris ke-4.
=
Operasi pada baris ke -2 : 517 kali baris ke-2 kurang 141 kali baris ke-3
=
Operasi pada baris ke -1 : 24299 kali baris ke-1 kurang 94 kali baris ke-2
=
Operasi pada baris ke -1 : baris ke-1 kali
Operasi pada baris ke -2 : baris ke-2 kali
Operasi pada baris ke -3 : baris ke-3 kali
Operasi pada baris ke -4 : baris ke-4 kali
=
Jadi invers matriksnya =
3. Soal :
Ubahlah ekpresi rekursif berikut menjadi non rekursif.
a.
Jawab :
Persamaan Karakteristik homogen
f(n) = xn
xn = 4xn‑1 + 12xn-2
x2 = 4x + 12
x2 - 4x - 12 = 0
(x + 3) (x – 4) = 0
Persamaan Karakteristik non homogen
2n n à c = 2, d = 1
à (x – 2)1 + 1 = (x – 2)2
(x + 3) (x – 4) (x – 2)2 = 0
x1 = -3 x2 = 4 x3 = x4 = 2
f(n) = c1 x1n + c2 x2n + (c3 + c4 n) x3n
f(n) = c1 (-3)n + c2 (4)n + (c3 + c4 n) 2n
n = 1 à f(1) = c1 (-3)1 + c2 (4)1 + (c3 + c4 1) 21 = 12 + 1
f(1) = - 3 c1 + 4 c2 + 2 c3 + 2 c4 = 2
n = 2 à f(2) = c1 (-3)2 + c2 (4)2 + (c3 + c4 2) 22 = 22 + 1
f(2) = 9 c1 + 16 c2 + 4 c3 + 8 c4 = 5
n = 3 à f(3) = c1 (-3)3 + c2 (4)3 + (c3 + c4 3) 23 = 4 f (3 – 1)+ 12 f (3 -2) + 23 .3
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 4 f (2)+ 12 f (1) + 24
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 4.5+ 12.2 + 24
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 20+ 24 + 24
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 68
n = 4 à f(4) = c1 (-3)4 + c2 (4)4 + (c3 + c4 4) 24 = 4 f (4 – 1)+ 12 f (4 -2) + 24 .4
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 4 f (3)+ 12 f (2) + 64
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 4.68+ 12.5 + 64
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 272+ 60 + 64
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 396
Untuk mencari nilai c1, c2, c3, c4 dapat dilakukan dengan metode eliminasi, substitusi atau dengan eliminasi gauss. Dalam hal ini kita selesaikan dengan menggunakan eliminasi gauss.
=
b.
Substitusi n = 3m , m = 3 log n
Substitusi f(3m) = g(m)
Persamaan Karakteristik homogen
g(m) = xm
xm = 2xm‑1 + 10xm-2
x2 = 2x + 10
x2 - 2x + 10 = 0
Persamaan Karakteristik non homogen
2n n à c = 2, d = 1
à (x – 2)1 + 1 = (x – 2)2
(x + 3) (x – 4) (x – 2)2 = 0
x1 = -3 x2 = 4 x3 = x4 = 2
f(n) = c1 x1n + c2 x2n + (c3 + c4 n) x3n
f(n) = c1 (-3)n + c2 (4)n + (c3 + c4 n) 2n
n = 1 à f(1) = c1 (-3)1 + c2 (4)1 + (c3 + c4 1) 21 = 12 + 1
f(1) = - 3 c1 + 4 c2 + 2 c3 + 2 c4 = 2
n = 2 à f(2) = c1 (-3)2 + c2 (4)2 + (c3 + c4 2) 22 = 22 + 1
f(2) = 9 c1 + 16 c2 + 4 c3 + 8 c4 = 5
n = 3 à f(3) = c1 (-3)3 + c2 (4)3 + (c3 + c4 3) 23 = 4 f (3 – 1)+ 12 f (3 -2) + 23 .3
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 4 f (2)+ 12 f (1) + 24
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 4.5+ 12.2 + 24
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 20+ 24 + 24
f(3) = - 27 c1 + 64 c2 + 8 c3 + 24 c4 = 68
n = 4 à f(4) = c1 (-3)4 + c2 (4)4 + (c3 + c4 4) 24 = 4 f (4 – 1)+ 12 f (4 -2) + 24 .4
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 4 f (3)+ 12 f (2) + 64
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 4.68+ 12.5 + 64
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 272+ 60 + 64
f(4) = 81 c1 + 256 c2 + 16 c3 + 64 c4 = 396