Transformasi Geometri dengan Matriks
📋Capaian Pembelajaran
Fase F Tingkat Lanjut, elemen Aljabar dan Fungsi: melakukan operasi aljabar pada matriks dan menerapkannya dalam transformasi geometri. Materi matriks dibahas di halaman Matriks.
🎯Yang perlu kamu kuasai
- Menuliskan matriks transformasi untuk refleksi, rotasi, dan dilatasi.
- Menentukan bayangan titik dan bangun dengan perkalian matriks.
- Menggabungkan transformasi sebagai perkalian matriks (komposisi).
- Menghubungkan determinan matriks dengan perubahan luas bayangan.
📚Materi
1. Matriks transformasi
Bayangan titik \( \begin{pmatrix} x' \\ y' \end{pmatrix} = M\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} \) (translasi ditambahkan terpisah).
| Transformasi | Matriks |
|---|---|
| Refleksi sumbu x | \( \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & -1 \end{pmatrix} \) |
| Refleksi sumbu y | \( \begin{pmatrix} -1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} \) |
| Refleksi garis y = x | \( \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} \) |
| Rotasi pusat O sebesar θ | \( \begin{pmatrix} \cos\theta & -\sin\theta \\ \sin\theta & \cos\theta \end{pmatrix} \) |
| Dilatasi pusat O faktor k | \( \begin{pmatrix} k & 0 \\ 0 & k \end{pmatrix} \) |
2. Komposisi transformasi
Transformasi \( T_1 \) lalu \( T_2 \) diwakili oleh perkalian matriks \( M_2 M_1 \) (matriks yang dikerjakan lebih dulu ditulis di sebelah kanan). Urutan penting karena perkalian matriks tidak komutatif.
3. Luas bayangan
Luas bangun setelah ditransformasi oleh matriks M menjadi \( |\det M| \times \) luas asal. Rotasi dan refleksi memiliki \( |\det| = 1 \) (luas tetap); dilatasi faktor k memiliki \( \det = k^2 \) (luas menjadi \( k^2 \) kali).
✏️Contoh soal
Rotasi 90°: \( R = \begin{pmatrix} 0 & -1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} \); dilatasi: \( D = \begin{pmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} \). Komposisi (dilatasi setelah rotasi): \( M = DR = \begin{pmatrix} 0 & -3 \\ 3 & 0 \end{pmatrix} \).
\( \det M = 0 - (-9) = 9 \), jadi luas menjadi 9 kali (sesuai \( 3^2 \)).
📝Latihan
Kerjakan di kertas, lalu buka jawabannya.
1. Tentukan bayangan (4, −2) oleh refleksi terhadap garis y = x.
2. Tuliskan matriks rotasi 180° terhadap O.
3. Tentukan bayangan (1, 2) oleh dilatasi pusat O faktor −2.
4. Segitiga berluas 6 satuan ditransformasi oleh \( \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} \). Berapa luas bayangannya?
5. Tentukan matriks komposisi: refleksi sumbu x dilanjutkan rotasi 90° terhadap O.
6. Bayangan garis \( y = 2x + 1 \) oleh translasi \( \binom{3}{-2} \). Tentukan persamaannya.
🎯Latihan TKA untuk topik ini
Soal-soal berikut dari latihan TKA Matematika Tingkat Lanjut SMA menguji materi di halaman ini. Kerjakan langsung di halaman soal, lalu buka pembahasannya.
- Paket 1 · Soal 19 PG — Menentukan matriks komposisi rotasi dan dilatasi serta bayangan sebuah titik.
- Paket 1 · Soal 20 PG — Menentukan luas bayangan bangun datar hasil transformasi matriks.
- Paket 1 · Soal 21 PG — Menentukan bayangan garis oleh komposisi refleksi dan translasi.
- Paket 1 · Soal 22 PG — Menentukan persamaan bayangan lingkaran oleh dilatasi dan translasi.
- Paket 2 · Soal 20 PG — Menentukan bayangan titik oleh komposisi refleksi dan rotasi menggunakan matriks.
- Paket 2 · Soal 21 PG — Menentukan persamaan bayangan kurva parabola oleh dilatasi.
- Paket 2 · Soal 22 PG — Menentukan luas bayangan bangun datar oleh transformasi matriks dengan determinan negatif.