QUIZ! hitung banyak bilangan bulat positif yang membagi setidaknya 2 bilangan

Berikut ini adalah pertanyaan dari e18ht1nFinity pada mata pelajaran Matematika untuk jenjang Sekolah Menengah Pertama

QUIZ!hitung banyak bilangan bulat positif yang membagi setidaknya 2 bilangan bulat dari himpunan \{1^{1} ,2^{2} ,3^{3} ,4^{4} ,5^{5} ,6^{6} ,7^{7} ,8^{8} ,9^{9},10^{10} \}

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

Jawaban:

22

Penjelasan dengan langkah-langkah:

1. Cek FPB dari 2 bilangan

Pertama kita lihat FPB dan Faktor persekutuan dari 2 dari 10 bilangan yang tersedia. Lihat gambar 1.

Bilangan dalam himpunan tersebut dapat ditulis seperti ini

{1, 2², 3³, 2⁸, 5⁵, 2⁶×3⁶, 7⁷, 2²⁴, 3¹⁸, 2¹⁰×5¹⁰}

Jadi himpunan FPB yang mungkin terjadi adalah {1, 2², 2⁶, 2⁸, 2¹⁰, 3³, 3⁶, 5⁵}.

2. F(n)

Misalkan F(n) merupakan himpunan dari semua faktor dari n. Ini contohnya:

  • F(15) = {1, 3, 5, 15}
  • F(19) = {1, 19}
  • F(25) = {1, 5, 25}

Bisa ditunjukkan bahwa

  1. F(2^k) ∩ F(3^l) = {1}, F(3^l) ∩ F(5^m) = {1} dimana k, l, m ∈ ℤ
  2. F(a^i) ⊂ F(a^j×b) dimana i < j dan a, b, i, j ∈ ℤ.

Menggunakan fakta ini, kita hanya peduli pada F(2¹⁰), F(3⁶) dan F(5⁵)

3. Cek FPB dari lebih dari 2 bilangan

Karena terdapat kalimat “... setidaknya 2 bilangan bulat dari himpunan ...”, maka kita juga harus cek FPB untuk 3, 4, 5, ..., 10 bilangan. Menggunakan FPB(a, b, c) = FPB(FPB(a, b), c) secara rekursif, kita dapat bahwa hasilnya adalah salah satu anggota dari

{1, 2², 2⁶, 2⁸, 3³} yang mana itu merupakan himpunan bagian dari {1, 2², 2⁶, 2⁸, 2¹⁰, 3³, 3⁶, 5⁵}. Jadi ini tidak penting.

4. Menghitung bilangan

Karena terdapat kalimat “hitung banyak bilangan bulat positifyang membagisetidaknya 2 bilangan bulat dari himpunan ...”, maka kita bisa menggabungkan semua himpunan faktor persekutuan yang ada dan hitung anggotanya.

n(F(2¹⁰) ∪ F(3⁶) ∪ F(5⁵))

= n({1, 2, 2², ..., 2¹⁰, 3, 3², ... 3⁶, 5, 5², ..., 5⁵})

= 1 + 10 + 6 + 5

= 22

Jadi terdapat 22 bilangan bulat positif yang membagi setidaknya 2 bilangan dari himpunan tersebut.

[tex]\large\text{$\begin{aligned}\boxed{\:\bf22\:}\rm\ bilangan\end{aligned}$}[/tex] PembahasanTeori BilanganDiketahuiSebuah himpunan bilangan bulat positif:[tex]\left\{1^1,\:2^2,\:3^3,\:4^4,\:5^5,\:6^6,\:7^7,\:8^8,\:9^9,\:10^{10}\right\}[/tex]DitanyakanBanyak bilangan bulat positif yang habis membagi setidaknya 2 bilangan bulat anggota himpunan tersebutPENYELESAIANHimpunan di atas dapat juga dinyatakan dengan:[tex]\begin{aligned}\{m^m\mid1 \le m \le 10,\ m\in\mathbb{N}\}\end{aligned}[/tex]Misalkan terdapat fungsi [tex]{\rm KP}(n)[/tex] yang menyatakan hasil kali faktor-faktor prima berbeda dari sebuah bilangan bulat positif [tex]n[/tex], yang dinyatakan oleh:[tex]\begin{aligned}{\rm KP}(n)=\prod_{i=1}^{k}{P_i}^{(n)}\end{aligned}[/tex]di mana [tex]{P_i}^{(n)}[/tex] menyatakan faktor prima ke-[tex]i[/tex] dari bilangan [tex]n[/tex], dan [tex]n[/tex] memiliki [tex]k[/tex] faktor prima.Jika [tex]n \mid m^m[/tex], maka semua faktor prima dari [tex]n[/tex] pasti habis membagi [tex]m[/tex], sehingga [tex]{\rm KP}(n) \mid m[/tex].Sebagai contoh: [tex]24\mid6^6[/tex], karena [tex]6^6=2^3\times3\times2^3\times3^5=24\times2^3\times3^5[/tex]. [tex]\begin{aligned}&\Rightarrow {\rm KP}(24)=2\times3=6\\&\Rightarrow {\rm KP}(24)\mid6\end{aligned}[/tex]Oleh karena itu, kita observasi pada himpunan [tex]M=\left\{1,\:2,\:3,\:4,\:5,\:6,\:7,\:8,\:9,\:10\right\}[/tex], di mana [tex]{\rm KP}(n) \mid m[/tex], [tex]m\in M[/tex].Pada himpunan [tex]M[/tex], terdapat 5 bilangan komposit, yaitu 4, 6, 8, 9, dan 10. Faktor prima dari 4 adalah 2. Faktor prima dari 6 adalah 2 dan 3. Faktor prima dari 8 adalah 2. Faktor prima dari 9 adalah 3. Faktor prima dari 10 adalah 2 dan 5.Dengan demikian, jika [tex]n[/tex] adalah bilangan bulat positif yang habis membagi setidaknya dua anggota [tex]\{m^m\mid1 \le m \le 10,\ m\in\mathbb{N}\}[/tex], maka [tex]{\rm KP}(n) \in \{2, 3, 5\}[/tex], ditambah 1 kasus khusus untuk faktor 1.________________Kasus 1: [tex]{\rm KP}(n)=2[/tex][tex]\begin{aligned}&{\rm KP}(n)=2\\&{\implies}{\rm KP}(n)\mid m,\ m \in \{2,4,6,8,10\}\\\end{aligned}[/tex]Terdapat 10 bilangan [tex]n[/tex] yang memenuhi, yaitu [tex]2[/tex], [tex]2^2[/tex], [tex]2^3[/tex], [tex]2^4[/tex], ..., [tex]2^9[/tex], dan [tex]2^{10}[/tex], karena baik [tex]2^2[/tex], [tex]4^4[/tex], [tex]6^6[/tex], [tex]8^8[/tex], maupun [tex]10^{10}[/tex] masing-masing memiliki faktor [tex]2^k[/tex], dengan [tex]k\in\left\{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\right\}\cup\{24\}[/tex]. (dipecah dengan union agar lebih terlihat nilai [tex]k[/tex] yang memenuhi)Perhatikan bahwa [tex]8^8 = 2^{24}[/tex], dan pangkat terbesar yang kurang dari 24 adalah 10.________________Kasus 2: [tex]{\rm KP}(n)=3[/tex][tex]\begin{aligned}&{\rm KP}(n)=3\\&{\implies}{\rm KP}(n)\mid m,\ m \in \{3,6,9\}\\\end{aligned}[/tex]Terdapat 6 bilangan [tex]n[/tex] yang memenuhi, yaitu [tex]3[/tex], [tex]3^2[/tex], [tex]3^3[/tex], [tex]3^3[/tex], [tex]3^4[/tex], [tex]3^5[/tex], dan [tex]3^6[/tex], karena baik [tex]3^3[/tex], [tex]6^6[/tex], maupun [tex]9^9[/tex] masing-masing memiliki faktor [tex]3^k[/tex], dengan [tex]k\in\left\{1,2,3,4,5,6\right\}\cup\{18\}[/tex].Perhatikan bahwa [tex]9^9 = 3^{18}[/tex], dan pangkat terbesar yang kurang dari 18 adalah 6.________________Kasus 3: [tex]{\rm KP}(n)=5[/tex][tex]\begin{aligned}&{\rm KP}(n)=5\\&{\implies}{\rm KP}(n)\mid m,\ m \in \{5, 10\}\\\end{aligned}[/tex]Terdapat 5 bilangan [tex]n[/tex] yang memenuhi, yaitu [tex]5[/tex], [tex]5^2[/tex], [tex]5^3[/tex], [tex]5^4[/tex], dan [tex]5^5[/tex], karena baik [tex]5^5[/tex] maupun [tex]10^{10}[/tex] masing-masing memiliki faktor [tex]5^k[/tex], dengan [tex]k\in\left\{1,2,3,4,5\right\}\cup\{10\}[/tex]. KESIMPULANDengan demikian, banyak bilangan bulat positif yang habis membagi setidaknya 2 bilangan bulat dari himpunan [tex]\left\{1^1,\:2^2,\:3^3,\:4^4,\:5^5,\:6^6,\:7^7,\:8^8,\:9^9,\:10^{10}\right\}[/tex] adalah:[tex]\large\text{$\begin{aligned}1 + 10 + 6 + 5 = \boxed{\:\bf22\:}\rm\ bilangan.\end{aligned}$}[/tex][tex]\blacksquare[/tex] 

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh henriyulianto 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: Sun, 11 Sep 22