Setelah mengikuti pertemuan ini, mahasiswa mampu:
Sebelum mengikuti pertemuan ini, pastikan Anda telah memahami:
- Sistem bilangan $\N$, $\Z$, $\Q$, dan $\R$ (dari MK Kalkulus / Analisis Real).
- Logika matematika dasar: pernyataan, implikasi, biimplikasi, dan kuantor ($\forall$, $\exists$).
- Teknik pembuktian matematika: langsung, kontrapositif, dan kontradiksi.
- Operasi dasar himpunan: gabungan, irisan, dan komplemen (dari matematika SMA).
Bagian 1 โ Teori Dasar Himpunan
Himpunan (set) adalah kumpulan objek-objek yang terdefinisi dengan baik (well-defined), disebut anggota atau elemen.
- Jika $a$ adalah anggota himpunan $A$: ditulis $a \in A$.
- Jika $a$ bukan anggota $A$: ditulis $a \notin A$.
Dua cara mendefinisikan himpunan:
- Enumerasi: $A = \{1, 2, 3, 4, 5\}$.
- Builder: $B = \{x \in \Z \mid x^2 < 10\} = \{-3,-2,-1,0,1,2,3\}$.
- Himpunan kosong $\emptyset = \{\}$: himpunan tanpa anggota.
- $A \subseteq B$ (himpunan bagian) $\iff$ $\forall x\,(x \in A \Rightarrow x \in B)$.
- $A = B \iff A \subseteq B$ dan $B \subseteq A$.
- $A \subsetneq B$ (himpunan bagian sejati): $A \subseteq B$ dan $A \neq B$.
Misalkan $A, B \subseteq U$ (semesta). Didefinisikan:
$A$ dan $B$ saling lepas (disjoint) jika $A \cap B = \emptyset$.
Untuk setiap himpunan $A$, $B$ dalam semesta $U$:
$(\subseteq)$: Misal $x \in (A \cup B)^c$. Maka $x \notin A \cup B$, artinya $x \notin A$ dan $x \notin B$. Jadi $x \in A^c$ dan $x \in B^c$, sehingga $x \in A^c \cap B^c$.
$(\supseteq)$: Misal $x \in A^c \cap B^c$. Maka $x \notin A$ dan $x \notin B$, jadi $x \notin A \cup B$, sehingga $x \in (A \cup B)^c$.
Karena kedua inklusi terbukti, maka $(A \cup B)^c = A^c \cap B^c$. $\blacksquare$
Bagian 2 โ Relasi Biner dan Relasi Ekivalen
Sebuah relasi biner $R$ dari $A$ ke $B$ adalah himpunan bagian $R \subseteq A \times B$. Jika $(a,b) \in R$, ditulis $aRb$. Jika $A = B$, disebut relasi biner pada $A$.
| Sifat | Definisi Formal |
|---|---|
| Refleksif | $\forall a \in A,\; aRa$ |
| Simetris | $\forall a,b \in A,\; aRb \Rightarrow bRa$ |
| Antisimetris | $\forall a,b \in A,\; (aRb \wedge bRa) \Rightarrow a = b$ |
| Transitif | $\forall a,b,c \in A,\; (aRb \wedge bRc) \Rightarrow aRc$ |
Relasi biner $\sim$ pada $A$ disebut relasi ekivalen jika bersifat refleksif, simetris, dan transitif sekaligus.
Untuk $n \in \N$, $n \geq 2$, definisikan pada $\Z$:
Relasi ini adalah relasi ekivalen karena:
- Refleksif: $a - a = 0 = n \cdot 0$, maka $n \mid 0$. โ
- Simetris: $n \mid (a-b) \Rightarrow a-b = nk \Rightarrow b-a = n(-k) \Rightarrow n \mid (b-a)$. โ
- Transitif: $n \mid (a-b)$ dan $n \mid (b-c) \Rightarrow n \mid [(a-b)+(b-c)] = (a-c)$. โ
Misalkan $\sim$ adalah relasi ekivalen pada $A$ dan $a \in A$. Kelas ekivalen dari $a$:
Himpunan kuosien (quotient set):
Jika $\sim$ adalah relasi ekivalen pada $A$, maka $A/{\sim}$ membentuk partisi dari $A$, yaitu kelas-kelas ekivalen saling lepas dan mencakup seluruh $A$. Sebaliknya, setiap partisi dari $A$ menentukan suatu relasi ekivalen.
Saling lepas: Jika $[a] \cap [b] \neq \emptyset$, ada $c \in [a] \cap [b]$. Maka $c \sim a$ dan $c \sim b$. Dari simetri dan transitif: $a \sim b$. Akibatnya $[a] = [b]$. Jadi dua kelas berbeda selalu saling lepas.
Mencakup $A$: Karena $\sim$ refleksif, $a \in [a]$ untuk setiap $a \in A$. Maka $\bigcup_{a \in A}[a] = A$. $\blacksquare$
Untuk $\equiv \pmod{3}$ pada $\Z$, terdapat tepat tiga kelas ekivalen:
Sehingga $\Z/3\Z = \{[0],[1],[2]\}$, dan ketiga kelas ini membentuk partisi dari $\Z$.
Catatan: $[0] = [3] = [6] = [-3]$ โ satu kelas dapat direpresentasikan oleh anggota manapun di dalamnya.
- $\Z/n\Z = \{[0],[1],\ldots,[n-1]\}$ akan menjadi contoh utama Grup Siklik dan Ring di pertemuan mendatang.
- Konsep Koset (P-5) dan Grup Kuosien (P-6) adalah generalisasi langsung dari partisi oleh relasi ekivalen.
- Kongruensi modulo $n$ akan terus muncul sebagai sumber intuisi dan contoh sepanjang MK ini.
- Buktikan bahwa $\sim$ adalah relasi ekivalen.
- Tentukan $[0]$ dan $[1]$.
- Berapa banyak kelas ekivalen yang terbentuk? Sebutkan semua perwakilan.
- Tuliskan semua kelas ekivalen.
- Tunjukkan bahwa kelas-kelas tersebut membentuk partisi dari $A$.
- Nyatakan himpunan kuosien $A/{\equiv_4}$.
- Buktikan $\sim$ adalah relasi ekivalen.
- Deskripsikan kelas-kelas ekivalen dalam kaitannya dengan $f$.
- Bagaimana hubungan antara $A/{\sim}$ dan range dari $f$? (Petunjuk: ini adalah embrio Teorema Homomorfisma!)
- Herstein, I. N. (2006). Topics in Algebra (2nd ed.). John Wiley & Sons. Bab 1 (Preliminary Notions), ยง1.1โ1.3 (hal. 1โ25). Referensi Utama
- Gallian, J. A. (2021). Contemporary Abstract Algebra (10th ed.). Chapman & Hall/CRC. Bab Preliminaries (hal. 1โ20).
- Fraleigh, J. B. (2014). A First Course in Abstract Algebra (7th ed.). Pearson. Section 0 (Sets and Relations).
- Dummit, D. S., & Foote, R. M. (2004). Abstract Algebra (3rd ed.). John Wiley & Sons. Appendix I (Preliminaries).
- Susilo, F. (2012). Aljabar Abstrak: Teori Grup. Graha Ilmu. Bab 1.
๐ Prioritaskan membaca Herstein ยง1.1โ1.3 sebelum Pertemuan 2.