Ensiklopedia Matematika - sahabat-sahabat sekalian, pada malam hari ini kami akan membahas sebuah materi yang sangat penting dalam mempelajari teori bilangan dan menyelesaikan soal-soal lomba OSN matematika, yaitu
Kekongruenan. Silahkan disimak penjelasannya dibawah ini :
Matematika merupakan ilmu yang kompleks,
yang memuat objek-obek pembelajaran yang berkaitan satu sama lain. Objek-objek
dalam matematika memang berhubungan satu sama lain. Seperti halnya dikenal akan
fakta tentang penjumlahan dan perkalian yang saling berhubungan yang merupakan
bagian dari konsep matematika. Pada konsep perkalian melibatkan konsep
penjumlahan. Karena kita kenal perkalian itu adalah penjumlahan yang berulang.
Konsep pembagian juga melibatkan konsep pengurangan dan perkalian.
Seorang siswa yang telah memahami konsep
perkalian yang telah mendalam, maka siswa tersebut akan cepat memahami
pembagian. Atau lain halnya lagi jika konsep pembagian yang diberikan pada
siswa dalam bentuk realistik atau nyata. Contohnya saja jika siswa dihadapkan
pada pembagian, dengan mengambil contoh konkret seperti dalam membagi 10 buah
permen pada 5 orang anak maka masing-masing anak akan mendapatkan permen
sebanyak berapa butir?
Berdasarkan konsep pembagian ini, jika
semua benda sudah terbagi semuanya, maka akan terlihat adanya kesamaan yang
didapatkan oleh masing-masing anak
tersebut.hal seperti inilah yang dimaksud dengan kekongruenan.
Beberapa kegunaan kekongruenan adalah
untuk menjelaskan cirri terbagi habis dari beberapa bilangan, koreksi Sembilan,
yaitu menguji kebenaran suatu hasil penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan
pembagian bilangan bulat. Dengan konsep kekongruenan, kita lebih mudah dan
cepat untuk menentukan sisa beberapa pembagian bilangan bulat.
Konsep dan sifat keterbagian dapat
dipelajari secara lebih mendalam dengan relasi kekongruenan. Dengan menggunakan
konsep kekongruenan, kita data menelaah sifat keterbagian secara luas dan
mendalam sehingga lebih Nampak manfaatnya kekongruenan dan sifatnya diperlukan
juga penguasaan konsep dan sifat keterbagian. Pengkongruenan linear yaitu
kalimat terbuka yang melibatkan relasi kekongruenan.
Definisi 7.1
Jika
m suatu bilangan positif maka a kongruen dengan b modulo m (ditulis a ≡ b (mod
m)) jika dan hanya jika m membagi (a-b) atau ditulis m (a-b). jika m tidak
membagi (a-b) mak dikatakan a tidak kongruen dengan b modulo m (ditulis a
b(mod m)).
Contoh
7.1.
a. 8
≡ 4 (mod 2) sebab 2│(8-4) atau 2│4.
b. 14
≡ -7 (mod 3) sebab 3│(14- (-7)) atau 3│21.
c. -10
≡ 20 (mod 5) sebab 5│(-10-20) atau 5│-30.
d. 12
6
(mod 4) sebab 4
(12-6) atau 4
6.
e.
8
-2 (mod 3) sebab 3
8
(-2) atau 3
10.
Teorema
7.1
Setiap bilangan bulat kongruen
modulo m dengan tepat satu di antara 0, 1, 2, 3, …, (m-1).
Bukti:
a ≡ b (mod m) jika dan hanya jika
ada bilangan bulat k sehingga a = mk +b. Jika a dan m bilangan bulat dan m >
0, maka a dinyatakan sebagai a = mq + r
dengan 0≤ r < m. Ini berarti bahwa a –r = mq, yaitu a ≡ r (mod m). karena 0≤
r < m, maka ada m buah pilihan untuk r, yaitu 0, 1, 2, 3,…, (m-1). Jadi,
setiap bilangan bulat akan kongruen modulo m dengan tepat satu diantara 0, 1,
2, 3, …, (m-1).
Definisi
7.2.
Pada a ≡ r (mod m) dengan 0 ≤ r
< m, r disebut sisaan terkecil dari a modulo m. untuk kkekongruenan ini, {0,
1, 2, 3, …, (m-1)} disebut himpunan sisaan positif terkecil modulo m.
Contoh 7.3.
a. 12
≡ 2 (mod 5) karena 2 adalah sisaan terkecil dari 12 modulo 5.
b. 71
≡ 1 (mod 2) karena 1 adalah sisaan
terkecil dari 71 modulo 2.
c. 71
≡ 2 (mod 3) karena 2 adalah sisaan terkecil dari 71 modulo 3.
d.
34 ≡ 4 (mod 5) karena 4 adalah sisaan
terkecil dari 34 modulo 5.
Teorema
7.2.
a ≡ b (mod m) jika dan hanya jika a
dan b memiliki sisa yang sama jika dibagi m.
Bukti:
Akan
dibuktikan bahwa jika a ≡ b (mod m) maka a dan b memiliki sisa yang sama jika
dibagi m. Andaikan a ≡ b (mod m) maka a ≡ r (mod m) dan b ≡ r (mod m) dengan r
adalah sisaan terkecil modulo m atau 0 ≤
r < m. Karena a ≡ r (mod m) berarti a = mq +r untuk suatu q. Demikian
juga, b ≡ r (mod m) berarti b = mq + r untuk suatu t. Ini berarti a dan b
memiliki sisa yang sama yaitu r jika dibagi m.
contoh:
10 ≡ (mod 4) mempunyai arti yang
sama dengan 10 = 4k + 2 untuk suatu
bilangan bulat k = 2 dan 10 dibagi 4 bersisia 2.
Definisi
7.3.
Himpunan bilangan bulat
disebut system sisaan lengkap modulo m jika
dan hanya jika setiap bilangan bulat adalah kongruen modulo m dengan satu dan
hanya satu diantara
.
Contoh:
a. {45,
-9, 12, -22, 24} adalah suatu system sisaan lengkap modulo 5 karena 45 ≡ 0 (mod
5), -9 ≡ 1 (mod 5), 12≡ 2 (mod 5), -22 ≡ 3 (mod 5), dan 24 ≡ 4 (mod 5).
b. {0,
1, 2, 3, 4} juga merupakan suatu system
sissan langkap modulo 5, sekaligus sebagai himpunan sisaan terkecil modulo 5.
Kekongruenan
modulo suatu bilangan bulat positif adalah memadankan suatu bilangan bulat a dengan
suatu bilangan bulat lain b, karena merupakan pemadanan, maka kekongruenan modulo merupakan suatu relasi. Suatu relasi R
disebut relasi ekuivalensi atas suatu himpunan bilangan A jika relasi itu
memiliki sifat refleksi, sifat simetris dan sifat transitif.
1. Sifat
refleksif: aRa, suatu bilangan a memiliki relasi R terhadap bilangan a itu
sendiri.
2. Sifat
simetris: aRb jika dan hanya jika bRa.
3.
Sifat transitef: aRb dan bRc berakibat
aRc.
Teorema
7.3.
Untuk m bilangan bulat positif dan a, b, dan c
bilangan bulat berlaku :
(1) Sifat
refleksif : a≡ a (mod m)
(2) Sifat
simetris: a ≡ b (mod m) jika dan hanya jika b ≡ a (mod m).
(3)
Sifat transitif: jika a ≡ b (mod m) dan
b ≡ c (mod m) maka a ≡ c(mod m).
Bukti:
(1) Karena
m │0 maka m│(a-a), sehingga menurut Definisi 7.1. a ≡ a (mod m).
(2) Jika
a ≡ b(mod m) maka menurut Definiisi 7.1. m│(a-b). Menurut definisi keterbagian
m│(a-b) berarti ada t
Z. sedemikian sehingga a-b = mt
b
–a = m(-t) dengan –t
Z, sehingga sesuai dengan definisi keterbagian
diperoleh m│(b-a). Karena m│(b-a) maka b ≡ a(mod m).
(3)
Jika a ≡ b(mod m) dan b ≡ c (mod m),
maka menurut Definiisi 7.1. m│(a-b) dan m│{(a-b)+(b-c)} atau m│(a-c), sehingga
a ≡ c (mod m).
Teorema
7.4
Jika a ≡ b (mod m) dan c ≡ d (mod m) maka {a ± c} ≡
{b ± d} (mod m)
Bukti:
Karena
a ≡ b (mod m) berarti a= ms+b untuk suatu bilangan bulat s. demikin juga, c ≡ d
(mod m) berarti c= mt +d untuk suatu bilangan bulat t. apabila kedua persamaan
ini ditambahkan atau dikurangkan diperoleh:
a±c = (ms+b) ± (mt+d)
a±c = m (s±t) + (b±d)
(a±c) – (b±d) = m(s±t).
Ini berarti a±c ≡ (b±d) (mod m).
Teorema
7.5.
Jika a ≡ b (mod m) dan c ≡ d(mod m)
maka untuk x dan y bilangan bulat ax+ cy) ≡ (bx + dy) (mod m).
Bukti:
Asumsikan a ≡ b(mod m) berarti a=
ms + b untuk suatu bilangan bulat s. demikian juga, c≡d (mod m) berarti c = mt
+d untuk suatu bilangan bulat t. jika kedua ruas persamaan pertama dikalikan x
dan kedua ruas persamaan kedua dikalikan y diperoleh: ax = ms+by dan cy= mty +
dy. Dengan penjumlahan, dari kedua
persamaan ini diperoleh:
ax + cy ≡ (msx+bx) + (mty + dy)
ax + cy= m(sx + ty) +(bx + dy)
(ax + cy) – (bx+dy) = m(sx+ty).
Ini berarti bahwa m │{(ax+cy) – (bx
+ dy)} atau ax+cy ≡ (bx+dy)(mod m)
Teorema
7.6.
Jika a ≡ b (mod m) dan c ≡ d (mod m) maka ac ≡ bd
(mod m).
Bukti:
Asumsikan a≡
b(mod m) dan c≡ d (mod m), menurut Definisi 7.1 m│(a-b) dan m│(c-d). ini
berarti ada s
Z,sehingga (a-b) = ms atau a= ms + b dan ada t
Z, sedemikian sehingga (c-d) = mt atau c
= mt+d. jika kedua persamaan ini dikalikan, diperoleh: ac = (ms + b) (mt+d)
ac=bd+m (mst + sd+ bt).
Ini berarti ac ≡ bd (mod m).
Teorema
7.7.
Jika a ≡ b (mod m) maka ka ≡ kb (mod m) untuk suatu
k bilangan bulat sebarang.
Bukti:
Ambil a ≡ b(mod m) maka menurut Definisi 7.1
m│(a-b). Karena m│(a-b), menurut teorema keterbagian m│k(a-b) atau m│(ka-kb)
untuk sembarang k
Z seduai definisi 7.1, ini berarti ka ≡
kb (mod m).
Teorema
7.8.
Jika a ≡ b (mod m) maka ka ≡ kb (mod km) untuk suatu
k bilangan bulat sebarang.
Bukti:
Asumsikan a ≡ b(mod m), menurut
Definisi 7.1 m│(a-b), yang berarti ada x
Z sehingga (a-b) = mx atau k(a-b) = kmx
atau ka-kb = (km)x. Menurut definisi keterbagian, ini berarti km│(ka-kb),
sesuai Definisi 7.1 ka ≡ kb (mod km).
Teorema
7.9.
Jika a ≡ b (mod m) dan n│m maka a ≡ b (mod m) untuk
a, b, n
Z.
Bukti:
Asumsikan a≡ b (mod m), menurut
Definisi 7.1 m│(a-b). Karena n│m dan m│(a-b) maka menurut teorema keterbagian
n│(a-b), sehingga menurut Definisi 7.1
a≡ b (mod n).
Teorema
7.10.
Jika a ≡ b (mod m) maka an ≡ bn
(mod m)untuk n bilangan bulat positif.
Teorema
7.11.
Andaikan f suatu polinom dengan
koefisien bilangan bulat, yaitu f(x) = d0xn + d1
xn-1 + d2xn-2 + …+ dn-1x + dn,
dengan d0, d1, …,dn masing-masing bilangan
bulat. Jika a ≡ b(mod m) maka f(a) = f (b) (mod m).
Bukti:
Gunakan teorema 7.10: “jika a ≡
b(mod m) maka an ≡ bn(mod m) untuk n bilangan bulat
positif. Karena a ≡ b(mod m) maka a2 ≡ b2 (mod m)
Teorema 7.12.
Jika a suatu penyelesaian f(x) = 0
(mod m) dan a ≡ b(mod m) maka b juga penyelesaian f(x) itu.
Teorema 7.13.
Jika d│m dan a ≡ b (mod m) maka a ≡ b (mod m).
Pada persamaan bilangan bulat berllaku sifat
penghapusan sebagai berikut: jika ab = ac dengan a ≠ 0 maka b = c.
Teorema 7.14.
Jika ac = bc (mod m) dan (c,m) = 1 maka a ≡ b (mod
m).
Bukti:
Karena ac ≡ bc (mod m) berarti m│c(ac
- bc) atau m│c(a-b). dari m│c(a-b) dan (c,m) = 1 diperoleh m│(a-b) berarti a ≡
b(mod m). Jadi, kita dapat menghapus suatu factor dalam kekongruenan, jika
factor tersebut dan bilangan modulonya saling prima. Tetapi jika faktor dan
modulonya tidak saling prima, kita harus mengganti bilangan modulonya dalam
teorema berikut:
Untuk lebih lanjut, silahkan di download filenya dibawah ini :
Download This File