Dalam pelajaran matematika di bangku sekolah, kamu pasti pernah bertemu dengan pengertian induksi matematika dan contoh-contoh soalnya. Namun, sebenarnya apa ya pengertian induksi matematika tersebut?
Selama ini, mungkin ada sebagian orang yang beranggapan bahwa induksi matematika merupakan suatu metode pencarian rumus. Padahal, sebenarnya tidak seperti itu.
Pengertian Induksi Matematika
Pengertian induksi matematika adalah sebagai salah satu teknik pembuktian dalam matematika yang biasa digunakan untuk membuktikan pernyataan khusus yang mengandung bilangan asli. Pembuktian menggunakan cara ini menghasilkan kesimpulan yang bersifat umum.
Mengutip dari Induksi Matematika dan Teorema Binomial, Drs. Sukirman, M.Pd, pengertian induksi matematika adalah salah satu metode pembuktian dari banyak teorema dalam teori bilangan ataupun dalam materi matematika lainnya.
Dalam pembuktian menggunakan induksi matematika, nantinya akan diperoleh kesimpulan yang bersifat umum. Terdapat dua jenis penalaran yang digunakan untuk memperoleh kesimpulan yaitu penalaran deduktif dan penalaran induktif.
Penalaran deduktif adalah penalaran yang dimulai dari pernyataan bersifat umum ke pernyataan khusus. Pendekatannya disebut pendekatan umum-khusus karena penalaran dimulai dari hal yang umum kemudian menyimpulkan hal khusus.
Contohnya, semua apel adalah buah, semua buah tumbuh di pohon, jadi semua apel tumbuh di pohon.
Sedangkan, penalaran induktif adalah penalaran yang dimulai dari pernyataan khusus ke pernyataan umum. Karena pernyataan disusun dari hal-hal khusus untuk mendapatkan kesimpulan yang berlaku umum.
Contohnya, penumpang bus mengamati bahwa setiap pengemudi bus menginjak pedal rem, seluruh penumpang dalam bus akan terdorong ke depan.
Penerapan induksi matematika terdapat pada berbagai cabang ilmu matematika. Hipotesis yang disusun dalam matematika perlu dibuktikan agar dapat berlaku umum. Sebuah hipotesis dapat berlaku umum jika terbukti benar untuk semua nilai bilangan yang digunakan.
Contoh Soal Penerapan Induksi Matematika
Berikut merupakan contoh soal dari penerapan pengertian induksi matematika, yaitu:
1. Buktikan bahwa jumlah dari deret bilangan ganjil ke –n adalah n2. n adalah bilangan asli.
Penyelesaian:
Pn= 1+3+5+7+…..+ (2n – 1) = n2 berlaku untuk setiap n € A
Langkah dasar:
Untuk n = 1, diperoleh P1 = 1 = 12 adalah benar.
Langkah induksi:
Misalkan untuk n = k, Pk bernilai benar. Akan ditunjukan bahwa untuk n = k+1, P(k+1) = (k+1)2 bernilai benar.
Perhatikan langkah berikut:
Untuk n = k, maka Pk = 1+3+5+7+…+ (2k – 1) = k2 bernilai benar.
Dengan menambahkan [2(k+1)-1] pada kedua ruas, maka
P(k+1) = 1+2+3+…(2k + 1) + [2(k+1)-1] = k2 + [2(k+1) – 1]
P(k+1) = k2 + 2k + 2 – 1
P(k+1) = k2 + 2k +1
P(k+1) = (k+1)2 (terbukti)
2. Misalkan P(n) adalah pernyataan yang memuat bilangan asli. Pernyataan P(n) dapat dibuktikan benar untuk semua bilangan asli n, dengan mengikuti langkah-langkah induksi matematika.
Langkah-langkah pembuktiannya:
Buktikan bahwa P(1) benar atau P(n) berlaku untuk n = 1.
Andaikan P (k) benar maka tunjukkan P (k + 1) benar untuk setiap bilangan bulat positif k.
Jika langkah (1) dan (2) benar maka dapat disimpulkan bahwa P(n) benar untuk setiap bilangan asli n.
Langkah 1 disebut langkah basis, sedangkan langkah 2 disebut langkah induksi.
Pembelajaran mengenai induksi termasuk dalam salah satu materi wajib matematika ketika SMA. Sebelumnya kita sudah membahas mengenai cara mengidentifikasi kebenaran suatu pertanyaan.
Agar lebih paham, berikut adalah contoh soal induksi matematika kelas 11 lengkap dengan kunci jawabannya yang dikutip dari buku Peka Soal Matematika SMA/MA Kelas X, XI, dan XII yang ditulis oleh Darmawati (2020: 143).
Contoh Soal
- Buktikan bahwa untuk setiap n bilangan positif berlaku: 1 + 2 + 3 + … + n = 1/2n (n+1)
- Buktikan bahwa untuk setiap bilangan asli n berlaku 3^n ≥ 2n + 1.
- Dengan menggunakan induksi matematika, buktikan bahwa 4n < 2^n untuk semua bilangan positif n ≥ 5.
- Buktikan bahwa bentuk 3^2n – 1 selalu habis dibagi oleh 8, untuk setiap bilangan asli n.
- Buktikan bahwa 3^2n + 2^2n+2 habis dibagi 5.
Pembahasan :
- Bentuk (k+2)(k+1)/2 merupakan nilai dari 1/2n(n+1) jika n bilangan diganti dengan (k+1). Dari (1), (2), dan (3) terbukti bahwa pernyataan tersebut benar untuk setiap n bilangan positif.
- Karena langkah-langkah yang dibuktikan benar, berarti dapat dibuktikan bahwa untuk setiap bilangan asli n berlaku 3^n ≥ 2n + 1.
- Karena langkah-langkah yang dibuktikan benar, berarti terbukti bahwa untuk setiap bilangan asli n berlaku 4k < 2^k.
- Mengingat bahwa 3^2k – 1 habis dibagi 8, maka bentuk 9(3^2k-1) + 8 juga habis dibagi 8. Akibatnya kita dapatkan bahwa pernyataan benar untuk n = k+1, jadi pernyataan benar untuk setiap bilangan asli n.
- Karena langkah-langkah yang dibuktikan benar, berarti dapat dibuktikan bahwa untuk setiap bilangan asli n berlaku 3^2n + 2^2n+2 habis dibagi 5.
Demikian penjelasan singkat mengenai pengertian induksi matematika dan contoh soal beserta langkah penyelesaiannya.