Bentuk A sin x ± B cos x dan A cos x ± B sin x

Bentuk A sin x ± B cos x dan A cos x ± B sin x - Pada topik sebelumnya kalian telah belajar mengenai rumus jumlah dan selisih sinus dan kosinus.

Apakah kalian masih ingat dengan keempat rumus tersebut?
Ya, keempat rumus tersebut adalah sebagai berikut:
  1. sin⁡A+sin⁡B=2sin⁡(A+B2)cos⁡(A−B2)
  2. sin⁡A−sin⁡B=2cos⁡(A+B2)sin⁡(A−B2)
  3. cos⁡A+cos⁡B=2cos⁡(A+B2)cos⁡(A−B2)
  4. cos⁡A−cos⁡B=−2sin⁡(A+B2)sin⁡(A−B2)

Jika kalian perhatikan, keempat rumus tersebut merupakan hasil penjumlahan dan pengurangan dari perbandingan trigonometri sejenis, yaitu sinus dengan sinus dan kosinus dengan kosinus.

Mungkinkah kita mengubah bentuk penjumlahan dan pengurangan dari perbandingan trigonometri yang tidak sejenis ke dalam bentuk tunggal?
Jawabannya adalah ya. Bentuk (Asin⁡x±Bcos⁡x) dapat kita ubah ke dalam bentuk tunggal sinus maupun bentuk tunggal kosinus.

Sebagai ilustrasi, misalkan kita akan mengubah bentuk (sin⁡x+cos⁡x) ke dalam bentuk tunggal sinus dan kosinus.

Oleh karena sin⁡x=cos(90°+x) dan cos⁡A+cos⁡B=2cos⁡(A+B2)cos⁡(A−B2), maka

sin⁡x+cos⁡x=cos⁡(90o+x)+cos⁡x=2sin⁡((90o+x)+x2)sin⁡((90o+x)−x2)=2sin⁡(45o+x)sin⁡45o=2
(122)sin⁡(x+45o)=2sin⁡(x+45o)

Oleh karena cos⁡x=sin(90°−x) dan sin⁡A+sin⁡B=2sin⁡(A+B2)cos⁡(A−B2), maka

sin⁡x+cos⁡x=sin⁡x+sin⁡(90o−x)=2sin⁡(x+(90o−x)2)cos⁡(x−(90o−x)2)=2sin⁡45ocos⁡
(x−45o)=2(122)cos⁡(x−45o)=2cos⁡(x−45o)

Berdasarkan uraian di atas, dapat kita simpulkan bahwa
sin⁡x+cos⁡x=2sin⁡(x+45°)=2cos⁡(x−45°)

Nah, berdasarkan kedua bentuk tersebut, kita dapat mengubah bentuk Asin⁡x±Bcos⁡x ke dalam bentuk psin⁡(x±α) maupun psin⁡(x∓β).

Bentuk Tunggal Sinus

Jika dimisalkan Asin⁡x±Bcos⁡x=psin⁡(x±α), maka

Asin⁡x±Bcos⁡x=psin⁡(x±α)=p(sin⁡xcos⁡α±cos⁡xsin⁡α)=(pcos⁡α)sin⁡x±(psin⁡α)cos⁡x
Dengan demikian,
  • pcos⁡α=A⇔cos⁡α=Ap
  • psin⁡α=B⇔sin⁡α=Bp
  • tan⁡α=BA

Contoh 1:
Ubahlah bentuk (cos⁡x−3sin⁡x) ke dalam bentuk tunggal sinus.
Penyelesaian:
Oleh karena cos⁡x−3sin⁡x=−3sin⁡x+cos⁡x, maka
  • A=−3
  • B=1
  • p=A2+B2=(−3)2+12=4=2
  • sin⁡α=Bp=12
  • cos⁡α=Ap=−32
  • tan⁡α=AB=−31=−3
Nah, karena kosinus dan tangen bernilai negatif, maka α=150°.
Jadi, cos⁡x−3sin⁡x=2sin⁡(x+150°).

Bentuk Tunggal Kosinus

Jika dimisalkan Asin⁡x±Bcos⁡x=pcos⁡(x∓β), maka

Asin⁡x±Bcos⁡x=pcos⁡(x∓α)=p(cos⁡xcos⁡α∓sin⁡xsin⁡α)=(psin⁡α)sin⁡x∓(pcos⁡α)cos⁡x
Dengan demikian,
  • psin⁡β=A⇔sin⁡β=Ap
  • pcos⁡β=B⇔cos⁡β=Bp
  • tan⁡β=AB

Contoh 2:
Ubahlah bentuk (cos⁡x−3sin⁡x) ke dalam bentuk tunggal kosinus.
Penyelesaian:
Oleh karena cos⁡x−3sin⁡x=−3sin⁡x+cos⁡x, maka
  • A=−3
  • B=1
  • p=A2+B2=(−3)2+12=4=2
  • sin⁡β=Ap=−32
  • cos⁡β=Bp=12
  • tan⁡β=BA=1−3=−133
Nah, karena sinus dan tangen bernilai negatif, maka β=300°.
Jadi, cos⁡x−3sin⁡x=2cos⁡(x−300°).

Materi di atas mudah dipahami bukan?
Yuk sekarang kita cermati nilai maksimum dan minimum dari bentuk y=Asin⁡x±Bcos⁡x pada uraian di bawah ini.

Nilai Maksimum dan Minimum

Oleh karena bentuk Asin⁡x±Bcos⁡x dapat diubah menjadi bentuk psin⁡(x±α) dan qsin⁡(x∓β), maka nilai maksimum dan minimum dari bentuk y=Asin⁡x±Bcos⁡xditentukan oleh nilai p.

Mengapa demikian?
Ya, sebab −1≤sin⁡x≤1 dan −1≤cos⁡x≤1, sehingga nilai maksimum dan minimum dari bentuk y=Asin⁡x±Bcos⁡x berturut-turut adalah ymaks=p=A2+B2 dan ymin=−p=−A2+B2.

Contoh 3:
Tentukan nilai maksimum dan minimum dari y=3sin⁡x−4cos⁡x.
Penyelesaian:
Oleh karena p=A2+B2=32+(−4)2=25=5, maka nilai maksimum dan minimum dari y=3sin⁡x−4cos⁡x berturut-turut adalah ymax=p=5 dan ymin=−p=−5.

Yuk uji pemahaman kalian dengan mengerjakan sepuluh latihan soal yang ada dalam topik ini.
Share: