Kalkulator Turunan Arah

Kategoria: Kalkulus
- January 15, 2025
| |

Apa Itu Turunan Arah?

Turunan arah mengukur bagaimana sebuah fungsi berubah saat Anda bergerak dalam arah tertentu dari titik yang diberikan. Ini memperluas konsep turunan parsial dengan mempertimbangkan arah vektor daripada hanya fokus pada variabel individu seperti x atau y.

  • Dalam istilah sederhana, ini menghitung laju perubahan dari fungsi f(x, y, z) pada titik tertentu dalam arah tertentu.
  • Ini dinyatakan secara matematis sebagai:

D_v f = ∇f ⋅ v̂

Di sini: - ∇f adalah vektor gradien dari fungsi, yang berisi turunan parsial terhadap semua variabel. - v̂ adalah vektor arah yang dinormalisasi (panjang satuan).

  • Hasil dari turunan arah adalah sebuah angka tunggal yang memberi tahu kita apakah fungsi meningkat, menurun, atau konstan dalam arah yang diberikan.

Fitur Utama dari Kalkulator Turunan Arah

  • Input Dinamis: Masukkan fungsi multivariable, titik evaluasi, dan vektor arah.
  • Penjelasan Langkah-demi-Langkah: Kalkulator memberikan langkah-langkah terperinci, menunjukkan bagaimana gradien dan turunan arah dihitung.
  • Visualisasi Grafis: Sebuah grafik menampilkan perilaku fungsi sepanjang vektor arah.
  • Contoh Bawaan: Uji alat dengan cepat menggunakan contoh yang disediakan untuk fungsi umum.

Cara Menggunakan Kalkulator Turunan Arah

Bidang Input:

  1. Masukkan Fungsi: Tentukan fungsi multivariable seperti x^2 + y^2 + z^2 atau sin(x) * cos(y).
  2. Titik Evaluasi: Berikan titik di mana turunan akan dievaluasi (misalnya, 1,1,1).
  3. Vektor Arah: Masukkan vektor di mana turunan akan dihitung (misalnya, 1,2,3).

Dropdown Contoh:

  • Pilih contoh yang telah ditentukan untuk secara otomatis mengisi bidang:
  • f(x, y, z) = x^2 + y^2 + z^2 di (1, 1, 1) dalam arah v = (1, 1, 1).
  • f(x, y) = sin(x) * cos(y) di (0, 0) dalam arah v = (1, 1).
  • f(x, y) = e^(x + y) di (1, 2) dalam arah v = (0, 1).

Tombol:

  • Hitung: Lakukan perhitungan dan tampilkan hasil, langkah, dan grafik.
  • Bersihkan: Reset semua bidang input dan output.

Contoh Penjelasan: f(x, y) = sin(x) * cos(y)

Input:

  • Fungsi: sin(x) * cos(y)
  • Titik: (0, 0)
  • Vektor Arah: (1, 1)

Perhitungan:

  1. Hitung vektor gradien:
  2. ∂f/∂x = cos(x) * cos(y)

  3. ∂f/∂y = -sin(x) * sin(y)

  4. Evaluasi di (0, 0):

  5. ∂f/∂x(0, 0) = 1

  6. ∂f/∂y(0, 0) = 0

  7. Normalisasi vektor arah (1, 1):

  8. Vektor satuan: v̂ = (1/√2, 1/√2)

  9. Hitung turunan arah: D_v f = (1, 0) ⋅ (1/√2, 1/√2) = 1/√2

Hasil:

  • Turunan arah: 1/√2

Visualisasi:

  • Grafik menunjukkan perilaku fungsi sepanjang vektor arah dari titik yang diberikan.

Manfaat Menggunakan Kalkulator

  • Efisiensi: Mengotomatiskan diferensiasi manual yang membosankan dan evaluasi.
  • Kejelasan: Menjelaskan proses langkah-demi-langkah, ideal untuk pembelajaran atau verifikasi.
  • Versatilitas: Menangani fungsi dengan dua atau tiga variabel dan menghitung turunan dalam arah apa pun.

Kapan Menggunakan Kalkulator Turunan Arah

  • Matematika dan Fisika: Menganalisis gradien dan laju perubahan dalam fungsi multivariable.
  • Pembelajaran Mesin dan AI: Mengevaluasi perilaku fungsi biaya sepanjang arah gradien.
  • Rekayasa dan Optimasi: Menilai perubahan dalam fungsi yang tunduk pada batasan atau arah tertentu.

Output Grafis

  • Sebuah grafik dihasilkan untuk menunjukkan perilaku fungsi sepanjang vektor arah.
  • Sumbu x mewakili t, jarak sepanjang vektor arah.
  • Sumbu y mewakili f(t), nilai fungsi sepanjang jarak tersebut.