Informasi Lembar Kerja

Kelompok: 3–4 orang
Metode: Diskusi, eksplorasi & presentasi
Capaian: Aksioma grup, tabel Cayley, sifat dasar grup
Simpan: Jawaban tersimpan otomatis

Petunjuk Umum

Kerjakan dalam kelompok (3–4 orang). Setiap kelompok presentasikan minimal 1 nomor. Gunakan pertanyaan pemandu sebagai titik awal — bebas berkembang lebih jauh!

Bagian A Operasi Biner dan Grup
A.1

Memeriksa Aksioma Grup

Verifikasi G1–G4 pada empat sistem berbeda

Untuk setiap himpunan berikut dengan operasi yang didefinisikan, periksa apakah membentuk grup. Jika ya, apakah Abelian?

  • (a) \(G = \mathbb{Z}\) dengan \(a * b = a - b\) (pengurangan biasa).
  • (b) \(G = \mathbb{Z}^+\) (bilangan bulat positif) dengan perkalian biasa.
  • (c) \(G = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6\}\) dengan \(a^i \cdot a^j = a^{(i+j)\bmod 7}\).
  • (d) \(G = \mathbb{Q}^*\) (bilangan rasional tak-nol) dengan perkalian biasa.
Kerangka Analisis — periksa G1–G4 satu per satu

Empat aksioma grup: G1 Tertutup · G2 Asosiatif · G3 Identitas · G4 Invers. Cukup satu aksioma gagal → bukan grup!

🔷 Pertanyaan Pemandu
  1. Untuk kasus (a): hitung \(1*(2*3)\) vs \((1*2)*3\). Apakah \(*\) asosiatif?
  2. Untuk kasus (b): apakah 2 memiliki invers perkalian di \(\mathbb{Z}^+\)?
  3. Untuk kasus (c): hitung \(a^5 \cdot a^4\). Apakah hasilnya masih di \(G\)? Apa elemen identitasnya? Apa invers \(a^3\)?
  4. Untuk kasus (d): apakah setiap \(q \in \mathbb{Q}^*\) punya invers perkalian di \(\mathbb{Q}^*\)?
Analisis kasus (a) — \((\mathbb{Z}, *)\) dengan \(a*b=a-b\):
✓ Tersimpan
Analisis kasus (b) — \((\mathbb{Z}^+, \times)\):
✓ Tersimpan
Analisis kasus (c) — \(G = \{a^0,\ldots,a^6\}\) dengan operasi modulo 7:
✓ Tersimpan
Analisis kasus (d) — \((\mathbb{Q}^*, \times)\):
✓ Tersimpan
A.2

Tabel Cayley dan Grup Hingga

Verifikasi grup orde-4 dan perbandingan dengan \(\mathbb{Z}/4\mathbb{Z}\)

Misalkan \(G = \{e, a, b, c\}\) dengan tabel Cayley berikut:

\(\cdot\)\(e\)\(a\)\(b\)\(c\)
\(e\)\(e\)\(a\)\(b\)\(c\)
\(a\)\(a\)\(b\)\(c\)\(e\)
\(b\)\(b\)\(c\)\(e\)\(a\)
\(c\)\(c\)\(e\)\(a\)\(b\)

(a) Verifikasi \(G\) adalah grup.   (b) Tentukan invers setiap elemen.   (c) Apakah \(G\) Abelian?   (d) Dengan grup apa yang sudah dipelajari, \(G\) ini serupa?

🔷 Pertanyaan Pemandu
  1. Identitas: baris/kolom mana yang sama persis dengan header (baris/kolom \(e\))?
  2. Invers: untuk setiap \(x\), cari \(y\) pada tabel sehingga \(x \cdot y = e\). Baca langsung dari tabel!
  3. Abelian: cek simetri tabel terhadap diagonal utama — apa artinya jika \(T[i][j] = T[j][i]\) untuk semua \(i,j\)?
Jawaban (a)–(d):
✓ Tersimpan
🌱 Eksplorasi — Tabel Cayley \(\mathbb{Z}/4\mathbb{Z}\)

Susun tabel Cayley untuk \((\mathbb{Z}/4\mathbb{Z}, +)\) dengan elemen \([0],[1],[2],[3]\). Bandingkan dengan tabel \(G\) di atas!

✓ Tersimpan
Bagian B Sifat-Sifat Dasar Grup
B.1

Membuktikan Sifat Grup

Jika \((ab)^2 = a^2b^2\) untuk semua \(a,b\), maka \(G\) Abelian

Buktikan: Jika \(G\) adalah grup sedemikian sehingga \((ab)^2 = a^2b^2\) untuk semua \(a,b \in G\), maka \(G\) Abelian.

🔷 Pertanyaan Pemandu
  1. Tulis \((ab)^2 = abab\) dan \(a^2b^2 = aabb\). Dari \(abab = aabb\), apa yang bisa dioperasikan?
  2. Kalikan kiri dengan \(a^{-1}\) dan kanan dengan \(b^{-1}\): apa yang tersisa?
  3. Apa yang Anda simpulkan dari langkah itu? Apakah ini menunjukkan \(G\) Abelian?
Pembuktian lengkap:
✓ Tersimpan
B.2

Eksplorasi \(S_3\)

Mencari contoh \((xy)^2 \neq x^2y^2\) dan elemen dengan \(x^2=e\)

Pada \(S_3\), temukan dua unsur \(x, y \in S_3\) sehingga \((xy)^2 \neq x^2y^2\). Apa yang dapat disimpulkan?

🔷 Pertanyaan Pemandu
  1. Ambil \(\sigma = \begin{pmatrix}1&2&3\\2&3&1\end{pmatrix}\) dan \(\tau = \begin{pmatrix}1&2&3\\1&3&2\end{pmatrix}\). Hitung \((\sigma\tau)^2\) dan \(\sigma^2\tau^2\) secara eksplisit.
  2. Hubungkan dengan hasil B.1: apa yang disimpulkan tentang \(S_3\)?
  3. Berapa banyak unsur \(x \in S_3\) yang memenuhi \(x^2 = e\)? (Petunjuk: cek semua 6 elemen.)
Perhitungan dan kesimpulan:
✓ Tersimpan
🌱 Eksplorasi — Jika \(g^2 = e\) untuk semua \(g\)

Tunjukkan: jika setiap \(g \in G\) memenuhi \(g^2 = e\), maka \(G\) harus Abelian.

Petunjuk: perhatikan \((ab)^2 = e\), artinya \(abab = e\). Kalikan dengan \(a\) dari kiri dan \(b\) dari kanan.

✓ Tersimpan
B.3

Grup Abelian dan Pangkat

Bukti \((ab)^n = a^n b^n\) pada grup Abelian dengan induksi

Buktikan: Jika \(G\) grup Abelian, maka \((ab)^n = a^n b^n\) untuk semua \(a, b \in G\) dan \(n \in \mathbb{N}\).

🔷 Pertanyaan Pemandu
  1. Basis \(n=1\): \((ab)^1 = ab = a^1b^1\). Trivial. ✓
  2. Langkah induksi: Misalkan \((ab)^k = a^kb^k\) benar. Tunjukkan \((ab)^{k+1} = a^{k+1}b^{k+1}\). (Petunjuk: \((ab)^{k+1} = (ab)^k \cdot ab\), lalu ganti hipotesis induksi.)
  3. Di mana sifat komutatif \(ab = ba\) digunakan secara esensial? Identifikasi barisnya!
Pembuktian dengan induksi matematika:
✓ Tersimpan