Showing posts with label MAA. Show all posts
Showing posts with label MAA. Show all posts

Tuesday, May 19, 2015

Sarang Segitiga

Masih berkutat dengan perihal Geometri (Lukis). Saya anggap, bagi guru, ini merupakan masalah tersendiri: bagaimana upaya menampilkan konstruksi gambar sebaik mungkin agar membangkitkan motivasi siswa dalam pembelajaran.

Contoh soal kali ini datang dari Martin Erickson dalam bukunya Aha! Solutions pada halaman 27, yang diterbitkan dan diedarkan oleh The Mathematical Association of America (MAA).
Tampak bahwa kita harus menggambar segitiga sama sisi secara "berlapis" dengan warna berselang-seling antara hitam dan putih.
Untuk ini saya kembali gunakan paket tkz-euclide. Saya perlu berbagi teknis ini karena mendapat pengalaman baru ketika menggambarnya.

Dalam tkz-euclide, bila kita sudah memberikan dua koordinat maka kita dapat menetapkan koordinat ketiga untuk secara bersama-sama membentuk segitiga sama sisi. Kemudahan lainnya adalah dalam hal menetapkan titik-tengah dari suatu ruas garis.

Mari kita ulas dokumen yang telah saya buat dalam gambar berikut ini.
Kita mulai dengan gambar pada bagian Pertanyaan. Mula-mula saya pilih dua koordinat untuk membentuk satu sisi dari segitiga sama sisi itu sejarak 6 satuan, dengan cara seperti ini
\begin{tikzpicture}[scale=1.5]
\tkzDefPoints{0/0/A,6/0/B}
...
\end{tikzpicture}
Kemudian saya menetapkan segitiga sama sisi dengan titik $\small C$ sebagai titik ketiga,
\tkzDefTriangle[equilateral](A,B)\tkzGetPoint{C}
lalu menggambar $\small\triangle ABC$ sama sisi itu dan mengisi daerahnya dengan warna hitam.
\tkzDrawPolygon[fill=Black](A,B,C)
Berikutnya saya menetapkan titik-titik tengah dari ketiga sisi $\small\triangle ABC$ dan menghubungkannya sehingga membentuk $\small\triangle DEF$ dalam warna putih.
\tkzDefMidPoint(A,B) \tkzGetPoint{D}
\tkzDefMidPoint(A,C) \tkzGetPoint{E}
\tkzDefMidPoint(B,C) \tkzGetPoint{F}
\tkzDrawPolygon[fill=White](D,E,F)
Langkah tadi diulang, yaitu menetapkan titik-titik tengah dari ketiga sisi $\small\triangle DEF$ dan menghubungkannya sehingga membentuk $\small\triangle GHI$ yang kembali dalam warna hitam.
\tkzDefMidPoint(D,E) \tkzGetPoint{G}
\tkzDefMidPoint(D,F) \tkzGetPoint{H}
\tkzDefMidPoint(E,F) \tkzGetPoint{I}
\tkzDrawPolygon[fill=Black](G,H,I)
Demikianlah seterusnya, diperlukan tiga lagi langkah yang sama untuk mendapatkan gambar seperti tampak dalam sumber soal.
\tkzDefMidPoint(G,H) \tkzGetPoint{J}
\tkzDefMidPoint(H,I) \tkzGetPoint{K}
\tkzDefMidPoint(G,I) \tkzGetPoint{L}
\tkzDrawPolygon[fill=White](J,K,L)

\tkzDefMidPoint(J,L) \tkzGetPoint{M}
\tkzDefMidPoint(J,K) \tkzGetPoint{N}
\tkzDefMidPoint(K,L) \tkzGetPoint{O}
\tkzDrawPolygon[fill=Black](M,N,O)

\tkzDefMidPoint(M,N) \tkzGetPoint{P}
\tkzDefMidPoint(N,O) \tkzGetPoint{Q}
\tkzDefMidPoint(M,O) \tkzGetPoint{R}
\tkzDrawPolygon[fill=White](P,Q,R)
Gambar pada bagian Jawaban saya buat dengan menyalin dan menempelkan (copy-paste) pengkodean tersebut. Kemudian saya tambahkan pengkodean untuk gambar segitiga sama sisi dengan garis putus-putus sebagai berikut.
%----------------------------------------
\tkzDefMidPoint(A,D) \tkzGetPoint{S}
\tkzDefMidPoint(A,E) \tkzGetPoint{T}
\tkzDrawPolygon[dashed,color=White](G,S,T)
%----------------------------------------
\tkzDefMidPoint(B,D) \tkzGetPoint{U}
\tkzDefMidPoint(B,F) \tkzGetPoint{V}
\tkzDrawPolygon[dashed,color=White](H,U,V)
%----------------------------------------
\tkzDefMidPoint(E,C) \tkzGetPoint{W}
\tkzDefMidPoint(F,C) \tkzGetPoint{X}
\tkzDrawPolygon[dashed,color=White](I,W,X)
%----------------------------------------
Nah, demikianlah. Dokumen tersebut saya susun (compile) dalam jaringan melalui Online LaTeX Editor ShareLaTeX
Semoga bermanfaat. 

Adjie Gumarang Pujakelana 2015


Sunday, May 17, 2015

Dari Sebuah Perlombaan

Untuk tulisan ini saya membawa sebuah soal dari buku The Contest Problem Book VIII, American Mathematics Competitions (AMC 10), 2000–2007. Soalnya saya ambil dari AMC 10B tahun 2003.
Jawaban untuk soal tersedia dalam dokumen pada bagian bawah tulisan ini.

Tentang gambar, tidak ada yang baru dalam hal teknis pengkodeannya. Di dalam dokumen tersebut saya menggambar titik, ruas garis, dan busur beserta pewarnaan dan penamaannya. Semua itu sudah diulas, baik dalam penggunaan paket tikz maupun paket tkz-euclide. Anda dapat membuka kembali tulisan sebelumnya: satu, dua, tiga, empat, lima. Oleh karena itu kali ini saya akan menunjukkan langsung secara lengkap pengkodean untuk gambar dalam dokumen tersebut.

Pertama, pengkodean untuk gambar pada bagian pertanyaan.
\begin{tikzpicture}[scale=1.5]
\tkzDefPoint(0,0){A}
\tkzDefPoint(1,0){C}
\tkzDefPoint(2,0){O}
\tkzDefPoint(3,0){D}
\tkzDefPoint(4,0){B}
\tkzDefPoint(1.5,0.87){E}
\tkzDefPoint(2.5,0.87){F}
\tkzDrawPoints(A,B,C,D,O)
\tkzLabelPoints[left](A)
\tkzLabelPoints[right](B)
\tkzDrawArc[color=Black,fill=DarkSlateGray,opacity=.5](O,B)(A)
\tkzDrawArc[color=White,fill=White](C,O)(A)
\tkzDrawArc[color=White,fill=White](D,B)(O)
\tkzDrawArc[color=White,fill=White](O,D)(C)

\tkzDrawArc[color=Black,fill=White](O,F)(E)
\tkzDrawArc[dashed,color=Black](O,E)(C)
\tkzDrawArc[dashed,color=Black](O,D)(F)
\tkzDrawArc[color=Black](D,B)(F)
\tkzDrawArc[color=Black](C,E)(A)

\tkzDrawSegment(A,B)
\draw[|-|,yshift=-.2cm,DarkSlateGray] (0,0)--(1,0) node[midway,fill=white] {$1$};
\draw[-|,yshift=-.2cm,DarkSlateGray] (1,0)--(3,0) node[midway,fill=white] {$2$};
\draw[-|,yshift=-.2cm,DarkSlateGray] (3,0)--(4,0) node[midway,fill=white] {$1$};

\end{tikzpicture}
Kedua, pengkodean untuk gambar pada bagian jawaban.
\begin{tikzpicture}[scale=1.5]
\tkzDefPoint(0,0){A}
\tkzDefPoint(1,0){C}
\tkzDefPoint(2,0){O}
\tkzDefPoint(3,0){D}
\tkzDefPoint(4,0){B}
\tkzDefPoint(1.5,0.87){E}
\tkzDefPoint(2.5,0.87){F}
\tkzDrawPoints(A,B,C,D,O)
\tkzLabelPoints[left](A)
\tkzLabelPoints[right](B)
\tkzDrawArc[color=Black,fill=DarkSlateGray,opacity=.5](O,B)(A)
\tkzDrawArc[color=Sepia!90!CadetBlue!5,fill=Sepia!90!CadetBlue!5](C,O)(A)
\tkzDrawArc[color=Sepia!90!CadetBlue!5,fill=Sepia!90!CadetBlue!5](D,B)(O)
\tkzDrawArc[color=Sepia!90!CadetBlue!5,fill=Sepia!90!CadetBlue!5](O,D)(C)

\tkzDrawArc[color=Black,fill=Sepia!90!CadetBlue!5](O,F)(E)
\tkzDrawArc[dashed,color=Black](O,E)(C)
\tkzDrawArc[dashed,color=Black](O,D)(F)
\tkzDrawArc[color=Black](D,B)(F)
\tkzDrawArc[color=Black](C,E)(A)

\tkzDrawSegment(A,B)
\draw[|-|,yshift=-.2cm,DarkSlateGray] (0,0)--(1,0) node[midway,fill=Sepia!90!CadetBlue!5] {$1$};
\draw[-|,yshift=-.2cm,DarkSlateGray] (1,0)--(2,0) node[midway,fill=Sepia!90!CadetBlue!5] {$1$};
\draw[-|,yshift=-.2cm,DarkSlateGray] (2,0)--(3,0) node[midway,fill=Sepia!90!CadetBlue!5] {$1$};
\draw[-|,yshift=-.2cm,DarkSlateGray] (3,0)--(4,0) node[midway,fill=Sepia!90!CadetBlue!5] {$1$};

\tkzDefPoint(0.5,0.87){G}
\tkzDefPoint(3.5,0.87){H}
\tkzDrawSegments(O,E O,F C,E D,F C,G D,H)
\tkzDrawPolygon[fill=SeaGreen,opacity=.5](O,E,C) 
\tkzDrawPolygon[fill=SeaGreen,opacity=.5](D,F,O)

\end{tikzpicture}
Selain menggunakan paket tkz-euclide, dalam menunjukkan ukuran gambar saya gnakan perintah dari paket tikz.

Paket-paket utama dalam preamble adalah
\usepackage[indonesian]{babel} 
\usepackage{mathpazo}
\renewcommand{\rmdefault}{put}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipsnames,svgnames]{xcolor}
\usepackage{tkz-euclide}
\usetkzobj{all}
\usepackage{tikz}
Nah, berikut ini dokumen yang saya susun.



Dokumen tersebut saya susun (compile) dalam jaringan melalui Online LaTeX Editor ShareLaTeX
Semoga bermanfaat. 

Adjie Gumarang Pujakelana 2015


Thursday, May 14, 2015

Bentuk Akar Secara Geometris

Barangkali sudah kita maklumi bahwa di antara bilangan-bilangan irasional adalah bilangan bentuk akar. Sebagai dasar, bentuk akar itu adalah akar kuadrat dari suatu bilangan, yaitu $\small\sqrt{2}$, $\small\sqrt{3}$, $\small\sqrt{5}$, $\small\cdots$ dan seterusnya. Bila kita menekan tombol kalkulator untuk menemukan nilai dari bentuk-bentuk akar kuadrat tersebut, maka diperoleh
$\small\sqrt{2}=1,4142135623730950488016887242097\ldots$, 
$\small\sqrt{3}=1,7320508075688772935274463415059\ldots$, 
$\small\sqrt{5}=2,2360679774997896964091736687313\ldots$, 
$\small\cdots$
Tampak bahwa bila bentuk akar itu dinyatakan dalam bentuk desimal, maka bilangan itu memuat angka-angka di belakang koma yang tanpa batas dan tidak memuat sejumlah tertentu angka yang berulang. Jadi nilai dari tiap bentuk akar itu hanya berupa pendekatan (sekian angka di belakang koma) saja.

Lalu, bila kita diminta menggambar ruas garis tepat sepanjang (misalnya) $\small\sqrt{2}$ cm, seberapa panjangkah itu?
Nah, dari kitab Charming Proofs, A Journey into Elegant Mathematics karya Claudi Alsina dan Roger B. Nelsen dan diterbitkan oleh The Mathematical Association of America tahun 2010, pada halaman 122 saya menemukan gambar berikut ini.

Gambar di samping adalah salah satu bentuk terapan dari Dalil Satu Persegi yang menunjukkan $\small\sqrt{n}$ secara berulang oleh busur lingkaran berpusat di $\small(0,0)$ dan berjari-jari $\small\sqrt{n+1}$ dari titik $\small(\sqrt{n},1)$, yang digambar searah putar jarum jam.

Gambar itulah yang akan diulas kali ini. Kembali saya gunakan paket tkz-euclide untuk hal ini. "Kesulitannya" adalah menggambar busur searah putar jarum jam, karena (prosedur bakunya justru sebaliknya) saya harus menetapkan lebih dulu titik potong busur itu pada sumbu $\small x$, yang tiada lain mewakili bentuk akar yang dicari itu.

Inilah dokumen gambar yang saya buat.

Karena sumbu koordinat akan diperlihatkan
\tkzAxeXY
maka saya perlu menetapkan batasan nilai absis dan ordinatnya.
\tkzInit[xmax=2.5, ymax=1.5]
Demikian pula dengan noktah untuk titik, saya tetapkan
\tkzSetUpPoint[shape=circle,color=IndianRed,size=3mm,fill=Sepia,size=3mm]
dengan beberapa pewarnaan saya tetapkan dalam preamble dengan menyertakan paket xcolor.

Berikutnya saya tetapkan empat koordinat yang membentuk satu persegi.
\tkzDefPoint(0,0){O}
\tkzDefPoint(1,1){A}
\tkzDefPoint(0,1){B}
\tkzDefPoint(1,0){C}
Sedangkan untuk mewakili sumbu $\small x$ saya perlu menetapkan koordinat
\tkzDefPoint(3,0){D}
Kemudian saya menggambar noktah titik pembentuk satu persegi, menamai dua koordinat, dan menggambar wakil dari garis $\small y=1$.
\tkzDrawPoints(O,A,B,C)
\tkzLabelPoint[above](A){$A$}
\tkzLabelPoint[above right](B){$T$}
\tkzDrawLine[add= 2 and 0,color=gray!50](A,B)
Sekarang saya mulai memikirkan titik potong busur berjari-jari $\small\overline{OA}$ pada sumbu $\small x$. Tidak dapat dilakukan melalui busur! Berarti saya harus menetapkan lingkaran (tanpa menggambarnya) berjari-jari $\small\overline{OA}$, kemudian menetapkan titik potongnya itu.
\tkzCalcLength(O,A) %menetapkan panjang jari-jari
\tkzGetLength{radius} %menetapkan jari-jari
\tkzInterLC[R](O,D)(O,\radius pt)\tkzGetSecondPoint{A1}
Sekarang dapat saya gambarkan busur pertama. Lebih dulu saya gambar titik potong itu $\small(A_1)$, menamainya, barulah menggambar busurnya.
\tkzDrawPoint(A1)
\tkzLabelPoint[below](A1){$\ds\sqrt{2}$}
\tkzDrawArc[varying radius,color=biruku](O,A1)(A)
Selanjutnya menggambar jari-jari $\small\overline{OA}$ dan garis tinggi $\small\overline{CA}$.
\tkzDrawSegment[color=gray!50](A,C)
\tkzDrawSegment[color=biruku!50,dashed](O,A)
Untuk menggambar busur kedua, kembali saya memerlukan dua titik. Salah satunya adalah titik potong garis tinggi dari $\small A_1$ terhadap garis $\small y=1$. Saya tetapkan titik potong ini sebagai $\small A_2$, mengambar noktahnya, menamainya, kemudian mengambar garis tingginya.
\tkzDefLine[orthogonal=through A1](O,D) 
\tkzInterLL(A,B)(A1,tkzPointResult)\tkzGetPoint{A2} 
\tkzDrawPoints(A2) \tkzLabelPoint[above](A2){$B$}
\tkzDrawSegment[color=gray!50,opacity=.8](A1,A2)
Langkah berikutnya adalah pengulangan langkah, yaitu saya harus menetapkan lingkaran (tanpa menggambarnya) berjari-jari $\small\overline{OB}$, kemudian menetapkan titik potongnya pada sumbu $\small x$. Titik potong ini saya tetapkan sebagai $\small A_3$, mengambar noktahnya, menamainya, menggambar jari-jari $\small\overline{OB}$, kemudian mengambar busurnya.
\tkzCalcLength(O,A2) %menetapkan panjang jari-jari
\tkzGetLength{radius} %menetapkan jari-jari
\tkzInterLC[R](O,D)(O,\radius pt)\tkzGetSecondPoint{A3} \tkzDrawPoint(A3)
\tkzLabelPoint[below](A3){$\ds\sqrt{3}$}
\tkzDrawSegment[color=biruku!50,dashed](O,A2)
\tkzDrawArc[varying radius,color=biruku](O,A3)(A2)
Demikianlah seterusnya. Berikut ini sisa pengkodean berulang untuk melengkapi gambar pada contoh dokumen di atas.
\tkzDefLine[orthogonal=through A3](O,D) 
\tkzInterLL(A,B)(A3,tkzPointResult)\tkzGetPoint{A4} 
\tkzDrawPoints(A4) \tkzLabelPoint[above](A4){$C$}
\tkzDrawSegment[color=gray!50,opacity=.8](A3,A4)
%-------------------------------------------------------
\tkzCalcLength(O,A4) %menetapkan panjang jari-jari
\tkzGetLength{radius} %menetapkan jari-jari
\tkzInterLC[R](O,D)(O,\radius pt)\tkzGetSecondPoint{A5} \tkzDrawPoint(A5)

\tkzDrawSegment[color=biruku!50,dashed](O,A4)
\tkzDrawArc[varying radius,color=biruku](O,A5)(A4)

\tkzDefLine[orthogonal=through A5](O,D) 
\tkzInterLL(A,B)(A5,tkzPointResult)\tkzGetPoint{A6} 
\tkzDrawPoints(A6) \tkzLabelPoint[above](A6){$D$}
\tkzDrawSegment[color=gray!50,opacity=.8](A5,A6)
%-------------------------------------------------------
\tkzCalcLength(O,A6) %menetapkan panjang jari-jari
\tkzGetLength{radius} %menetapkan jari-jari
\tkzInterLC[R](O,D)(O,\radius pt)\tkzGetSecondPoint{A7} \tkzDrawPoint(A7)
\tkzLabelPoint[below](A7){$\ds\sqrt{5}$}

\tkzDrawSegment[color=biruku!50,dashed](O,A6)
\tkzDrawArc[varying radius,color=biruku](O,A7)(A6)

\tkzDefLine[orthogonal=through A7](O,D) 
\tkzInterLL(A,B)(A7,tkzPointResult)\tkzGetPoint{A8} 
\tkzDrawPoints(A8) \tkzLabelPoint[above](A8){$E$}
\tkzDrawSegment[color=gray!50,opacity=.8](A7,A8)

\tkzDrawSegment[color=biruku!50,dashed](O,A8)
\tkzCalcLength(O,A8) %menetapkan panjang jari-jari
\tkzGetLength{radius} %menetapkan jari-jari
\tkzInterLC[R](O,D)(O,\radius pt)\tkzGetSecondPoint{A9} 
\tkzLabelPoint[below right,yshift=-.2cm](A9){\ldots}

Dokumen di atas saya susun (compile) dalam jaringan melalui Online LaTeX Editor ShareLaTeX
Demikian semoga bermanfaat. 

Adjie Gumarang Pujakelana 2015

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...