1. Bayangkan Anda sedang memasak menggunakan resep yang membutuhkan proporsi

Berikut ini adalah pertanyaan dari Monstrius pada mata pelajaran Matematika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

1. Bayangkan Anda sedang memasak menggunakan resep yang membutuhkan proporsi bahan-bahan yang tepat. Jika setiap bahan A, B, C, D, dan E memiliki rasio yang harus dipatuhi, yaitu 4:3:2:5:7, dan total semua bahan yang diperlukan adalah 21 kg, dengan massa bahan-bahan berfluktuasi mengikuti distribusi normal dengan standar deviasi 0.1 kg, berapa probabilitas bahwa Anda akan mendapatkan proporsi yang tepat untuk setiap bahan dalam satu kali percobaan?2. Anda berjalan-jalan di sebuah taman dan melihat pola yang terbentuk oleh tanaman yang ditanam dalam suatu pola geometris yang kompleks, berulang dan berkelanjutan, seperti fraktal. Jika pola tersebut mengikuti fungsi iterasi seperti fungsi Mandelbrot atau Julia, dapatkah Anda menemukan suatu algoritma untuk memprediksi posisi dari setiap tanaman dalam pola tersebut jika Anda mengetahui posisi awal dan jumlah iterasi yang telah terjadi?

3. Anda perlu menentukan rute tercepat untuk menjemput teman Anda dari rumahnya yang berada di suatu jarak tertentu dari rumah Anda, kemudian mengantarnya ke tempat lain sebelum kembali ke rumah Anda sendiri, dan Anda perlu melakukannya dalam waktu yang paling efisien. Jika pergerakan Anda di jalan raya mengikuti aturan tertentu (misalnya, Anda harus berhenti di lampu merah, atau Anda harus mengurangi kecepatan Anda di zona sekolah), dapatkah Anda merumuskan suatu fungsi objektif dan suatu set batasan yang dapat Anda gunakan dalam suatu algoritma optimasi untuk menentukan rute tercepat?

4. Misalkan Anda sedang mengikuti diet dan perlu memastikan asupan kalori harian Anda tidak melebihi 2000 kalori. Anda memiliki menu yang terdiri dari n makanan, dengan setiap makanan memiliki kalori c[i] dan nilai nutrisi v[i]. Anda ingin memaksimalkan nilai nutrisi total dari makanan yang Anda konsumsi tanpa melebihi batas kalori Anda. Jika Anda menggunakan program linier untuk menyelesaikan masalah ini, apa bentuk fungsi objektif dan batasannya?

5. Misalkan Anda memiliki tangki air dengan volume V liter dan memiliki sebuah pipa dengan debit D liter/detik yang mengalir ke dalam tangki tersebut. Jika debit pipa itu berubah-ubah mengikuti fungsi sinusoidal D(t) = D0 + A sin(ωt), di mana D0 adalah debit rata-rata, A adalah amplitud perubahan debit, ω adalah frekuensi perubahan debit, dan t adalah waktu, dapatkah Anda menemukan persamaan diferensial yang menggambarkan perubahan volume air dalam tangki tersebut seiring berjalannya waktu?

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

1. Untuk menghitung probabilitas mendapatkan proporsi yang tepat dalam satu kali percobaan, Anda perlu mempertimbangkan variasi dalam massa bahan-bahan yang diikutsertakan. Jika massa bahan-bahan mengikuti distribusi normal dengan standar deviasi 0.1 kg, Anda dapat menggunakan distribusi normal multivariat untuk menghitung probabilitas tersebut.

Anda dapat menghitung nilai z-score untuk setiap bahan dengan membagi selisih antara nilai yang diinginkan dan nilai rata-rata (0) dengan standar deviasi (0.1). Setelah itu, Anda dapat menggunakan tabel distribusi normal multivariat atau fungsi kumulatif distribusi normal multivariat untuk menghitung probabilitas bahwa semua z-score berada dalam rentang yang diinginkan (misalnya, ±0.5 untuk menganggap proporsi sebagai "tepat").

2. Fungsi-fungsi iterasi seperti fungsi Mandelbrot atau Julia memiliki sifat fraktal dan tidak dapat diprediksi secara analitik. Namun, Anda dapat menggunakan algoritma iteratif untuk menghasilkan dan menggambar pola tersebut. Algoritma tersebut akan memungkinkan Anda menghitung dan memprediksi posisi setiap tanaman dalam pola berdasarkan posisi awal dan jumlah iterasi yang telah terjadi.

3. Untuk menentukan rute tercepat dengan mempertimbangkan batasan-batasan tertentu, Anda dapat menggunakan pendekatan optimasi seperti algoritma genetika atau pencarian heuristik. Anda perlu merumuskan fungsi objektif yang ingin dioptimalkan, seperti waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan perjalanan, dan mengatur batasan yang sesuai, seperti batasan waktu dan aturan lalu lintas.

Algoritma optimasi akan mencoba mencari solusi terbaik yang memenuhi batasan-batasan tersebut, seperti mencari rute dengan waktu tempuh minimum dengan mempertimbangkan batasan lalu lintas, zona sekolah, dan lainnya.

4. Untuk masalah ini, Anda dapat menggunakan program linier untuk menyelesaikan masalah optimasi. Fungsi objektifnya adalah memaksimalkan nilai nutrisi total dari makanan yang Anda konsumsi. Anda dapat menulis fungsi objektif sebagai persamaan linear dengan koefisien nutrisi (v[i]) dan variabel keputusan (misalnya, x[i] yang menunjukkan jumlah makanan yang dikonsumsi). Anda juga perlu menetapkan batasan, seperti jumlah kalori total yang tidak boleh melebihi 2000 kalori, yang dapat dirumuskan sebagai persamaan linear dengan koefisien kalori (c[i]) dan variabel keputusan (x[i]).

5. Untuk menemukan persamaan diferensial yang menggambarkan perubahan volume air dalam tangki seiring waktu, Anda dapat menggunakan hukum aliran kontinuitas. Hukum ini menyatakan bahwa perubahan volume dalam tangki sebanding dengan selisih antara aliran masuk dan aliran keluar.

Dalam kasus ini, aliran masuk adalah debit pipa yang berubah-ubah D(t) = D0 + A sin(ωt), dan aliran keluar adalah laju pengeluaran air dari tangki. Jadi

, persamaan diferensial yang menggambarkan perubahan volume air dalam tangki dapat ditulis sebagai:

dV/dt = D(t) - R

di mana dV/dt adalah perubahan volume air seiring waktu, D(t) adalah debit pipa yang berubah-ubah, R adalah laju pengeluaran air dari tangki.

Anda juga perlu mempertimbangkan kondisi awal atau persamaan keadaan untuk menentukan volume awal di waktu t = 0.

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh farhanrakbagus dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.

Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact

Last Update: Fri, 18 Aug 23