Matematika Sekolah Dasar dan Menengah · Grades 1–9
39Pecahan: Langkah Pertama
Membagi tiga pizza secara adil kepada empat orang memberi setiap orang … bukan bilangan bulat pizza. Pecahan adalah bilangan yang ditemukan untuk membagi. Bab ini membangun gambarannya: pecahan sebagai bagian dari suatu keseluruhan, sebagai titik pada garis bilangan, dan sebagai hasil pembagian yang tepat.
39.1 Apa arti sebuah pecahan
Definisi 39.1 (Pecahan)
Potonglah satu satuan menjadi bagian yang sama, lalu ambil di antaranya: banyaknya yang diperoleh adalah pecahan
Contoh 39.2
Sebuah pecahan dapat lebih besar daripada : berarti tujuh seperempat — satu satuan utuh (empat seperempat) dan tiga seperempat lagi:
Proposisi 39.3 (Pecahan pada garis bilangan)
Untuk meletakkan pada garis bilangan, potonglah setiap selang satuan menjadi bagian yang sama lalu bilanglah bagian dari .
Teorema 39.4 (Pecahan adalah sebuah pembagian)
Pecahan adalah bilangan yang, jika dikalikan , memberi :
Dengan kata lain, adalah hasil bagi oleh yang tepat — bahkan ketika pembagiannya “tidak pas”.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 39.5
Tiga pizza untuk empat orang: setiap orang mendapat pizza. Periksa dengan teoremanya: bagian sebesar menjadi pizza. Sebagian pecahan adalah bilangan desimal (), sebagian lagi tidak: tidak pernah berhenti. Pecahan itulah nilai yang tepat; hanyalah hampiran.
39.2 Pecahan yang senilai
Proposisi 39.6 (Pecahan senilai)
Sebuah pecahan tidak berubah ketika pembilang dan penyebutnya sama-sama dikalikan (atau dibagi) dengan bilangan bukan nol yang sama:
Gagasan pembuktian. Memotong setiap bagian menjadi potongan yang lebih kecil mengalikan banyaknya potongan yang diambil maupun banyaknya potongan seluruhnya dengan , tetapi banyaknya yang diambil tetap sama. Gambarlah yang paling jelas menjelaskannya: ∎
Metode 39.7 (Menyederhanakan pecahan)
Carilah bilangan yang membagi habis pembilang dan penyebutnya, lalu bagilah keduanya. Ulangi sampai tidak ada pembagi bersama lagi:
39.3 Mengambil pecahan dari suatu banyaknya
Metode 39.8 (Pecahan dari suatu banyaknya)
Untuk menghitung dari suatu banyaknya, bagilah banyaknya itu dengan (satu bagian), lalu kalikan dengan (banyaknya bagian):
(Mengalikan dulu dengan lalu membagi dengan memberi hasil yang sama — pilihlah urutan yang membuat bilangannya lebih enak.)
Contoh 39.9
Hitunglah dari euro, selangkah demi selangkah:
- seperlima dari : ;
- tiga perlima: .
Jadi dari euro adalah euro. Periksa: sisanya adalah euro, dan .
39.4 Latihan
Latihan 39.1 ★
Untuk setiap gambaran berikut, tulislah pecahannya: sebuah kue dipotong menjadi iris, dimakan; sebatang cokelat berisi kotak, dimakan; sebuah pai dipotong menjadi , dan semua irisnya dimakan.
Solusi
Solusi Latihan 39.1.
Kue: dimakan. Cokelat: . Pai: (seluruh painya).
Latihan 39.2 ★
Gambarlah sebuah batang yang dipotong menjadi bagian sama besar lalu warnai bagiannya. Apakah lebih kecil atau lebih besar daripada ? Dan ?
Solusi
Solusi Latihan 39.2.
Empat bagian dari lima diberi warna. (empat bagian dari lima kurang daripada seluruh batangnya); (enam perlima adalah satu batang utuh ditambah seperlima lagi).
Latihan 39.3 ★
Letakkan pada garis bilangan berskala sepertigaan: ; ; ; . Dua bilangan mana di antaranya yang berjarak sama dari ?
Solusi
Solusi Latihan 39.3.
Pada garis berskala sepertigaan: berada satu tanda sesudah ; berada satu tanda sebelum (karena ); berada satu tanda sesudah . Jadi dan sama-sama berjarak dari .
Latihan 39.4 ★
Tulislah setiap pecahan sebagai bilangan bulat ditambah pecahan yang lebih kecil daripada (seperti pada ):
Solusi
Solusi Latihan 39.4.
; ; (tepat); .
Latihan 39.5 ★
Lengkapilah agar pecahannya senilai:
Solusi
Solusi Latihan 39.5.
(kalikan dengan ); (bagilah dengan ); (kalikan dengan ); (bagilah dengan ).
Latihan 39.6 ★
Sederhanakan sedapat mungkin: ; ; ; .
Solusi
Solusi Latihan 39.6.
; ; ; (sebuah bilangan bulat).
Latihan 39.7 ★
Hitunglah: dari ; dari ; dari ; dari .
Solusi
Solusi Latihan 39.7.
dari : .
dari : , lalu .
dari : , lalu .
dari : , lalu .
Latihan 39.8 ★
Mana yang lebih besar: atau (dari kue yang sama)? atau ? atau (tulislah keduanya dengan penyebut )?
Solusi
Solusi Latihan 39.8.
: setengahan adalah bagian yang lebih besar daripada sepertigaan. : bagian yang sama, tetapi lebih banyak. : tujuh perdelapan mengalahkan enam perdelapan.
Latihan 39.9 ★★
Sebutkan nilai desimal pecahan yang punya nilai desimal, lalu katakan pecahan mana yang tidak punya: ; ; ; ; .
Solusi
Solusi Latihan 39.9.
; ; ; . Yang berbeda sendiri adalah , yang penulisan desimalnya tidak pernah berakhir: ia bukan bilangan desimal.
Latihan 39.10 ★★
Sebuah kelas berisi murid. Tiga perempat di antaranya datang ke sekolah dengan bus, dan sisanya berjalan kaki. Berapa murid yang berjalan kaki? Kerjakan selangkah demi selangkah, lalu periksa bahwa kedua kelompokmu berjumlah .
Solusi
Solusi Latihan 39.10.
Yang naik bus: dari : , lalu murid. Yang berjalan kaki: murid (itulah seperempat sisanya: ). Periksa: .
Latihan 39.11 ★★
Leo membelanjakan tabungannya untuk permainan seharga euro. Berapa uang yang dimiliki Leo sebelumnya? (Sepertiga tabungannya adalah setengah dari … pikirkan mengapa, atau carilah dulu besarnya satu bagian.)
Solusi
Solusi Latihan 39.11.
Dua pertiga tabungannya adalah euro, jadi satu pertiganya euro, dan seluruh tabungannya (tiga pertiga) adalah euro. Periksa: dari adalah .
Latihan 39.12 ★★★
Sebuah tangki terisi kapasitasnya. Setelah dipakai liter, tangki itu terisi setengah. Berapa kapasitas tangki itu? (Pecahan tangki yang mana yang diwakili liter itu?)
Solusi
Solusi Latihan 39.12.
Air yang terpakai turun dari menjadi (setengah sama dengan empat perdelapan) isi tangki: liter itu mewakili kapasitasnya. Jadi tangki yang penuh memuat liter. Periksa: dari adalah , dikurangi menyisakan , yang memang setengah dari .
39.5 Soal: Batang cokelat yang tidak pernah habis
Soal 39.1
Soal akhir pekan — setengah dari setengah: jumlah merayap menuju tanpa pernah menyentuhnya
Ambillah sebatang cokelat. Makanlah setengahnya. Lalu makanlah setengah dari yang tersisa. Lalu setengah lagi dari yang tersisa, dan seterusnya. Dua hal seakan-akan benar sekaligus: cokelatnya tidak pernah habis (selalu ada yang tersisa), tetapi kamu memakan hampir seluruhnya. Soal ini mengubah kedua perasaan itu menjadi pernyataan yang tepat tentang pecahan — dan di tengah jalan bertemu seorang pelari dari Yunani kuno serta teka-teki pembagian yang diselesaikan hanya dengan pisau yang cuma bisa membelah dua.
Bagian I — Setengah dari setengah. Batang cokelat itu berbentuk persegi panjang berisi kotak sama besar.
- Gigitan pertama: kamu memakan setengah batang itu. Berapa kotak? Tulislah gigitan itu sebagai pecahan dari batangnya dengan dua cara, dengan penyebut dan dengan penyebut (Proposisi 39.6).
- Gigitan kedua: setengah dari yang tersisa. Berapa kotak? Tunjukkan, dengan gambarnya atau dengan pecahan senilai, bahwa gigitan itu adalah seluruh batang: setengah dari setengah adalah seperempat.
- Gigitan ketiga dan keempat, dengan aturan yang sama: sebutkan masing-masing dalam kotak dan sebagai pecahan dari batangnya. Apa yang terjadi pada penyebutnya dari satu gigitan ke gigitan berikutnya?
- Setelah keempat gigitan itu, berapa kotak yang sudah dimakan seluruhnya? Berapa pecahan batangnya, dan berapa pecahan yang tersisa?
Pertanyaan 4 mengatakan, ditulis dalam perenambelasan:
Periksalah keempat penulisan ulang itu (, dan seterusnya).
Bagian II — Tangga menuju . Agar dapat terus menggigit, bayangkan batang yang lebih halus berisi kotak.
- Sebutkan besar keenam gigitan yang pertama, dalam kotak (, lalu …), dan periksalah bahwa setelah gigitan keenam tersisa tepat satu kotak. Berapa pecahan batangnya yang tersisa?
- Setelah setiap gigitan, berapa pecahan batangnya yang tersisa? Tulislah daftarnya (, , …) sampai gigitan keenam, lalu jelaskan polanya. Kalau sebuah pisau khayalan dapat membelah dua bahkan kotak yang terakhir, apa yang akan tersisa setelah gigitan ketujuh?
- Jelaskan mengapa jumlah yang dimakan tidak pernah dapat mencapai , sebanyak apa pun gigitan yang dilakukan. (Bandingkan dengan dua puluh angka sembilan pada Soal 38.1: cerita yang sama?)
- Namun jumlahnya melewati sasaran mana pun di bawah . Seorang teman menantangmu memakan lebih dari batang itu. Mana yang lebih kecil, atau — dan sesudah gigitan yang mana tantangan itu dimenangkan?
- Pada garis bilangan dari sampai yang berskala perenambelasan, letakkan jumlah yang dimakan setelah setiap gigitan dari keempat gigitan pertama: , , , . Di mana setiap jumlah yang baru mendarat, dibandingkan dengan jumlah sebelumnya dan dengan ?
Bagian III — Pelari Zeno, dan pisau yang cuma bisa membelah dua.
- Dua puluh empat abad yang lalu, filsuf Yunani Zeno menceritakan kisah ini: untuk mencapai sebuah tembok, seorang pelari harus menempuh dulu setengah jaraknya, lalu setengah dari sisanya, lalu setengah lagi dari sisanya … “sehingga pelari itu tidak pernah sampai ke tembok!” Dengan memakai pertanyaan 8 dan 9, katakan apa yang benar dalam kisah Zeno, dan di mana perangkapnya. (Benarkah pelari itu memerlukan waktu selamanya untuk menempuh semua langkah tadi?)
- Teka-teki pembagian: bagilah batang cokelat yang identik secara adil kepada anak, hanya dengan potongan menjadi dua sama besar (dari satu batang, dari setengah batang, dari seperempat batang …). Jelaskan cara memotongnya: berapa batang yang dipotong menjadi setengahan, berapa menjadi seperempatan, menjadi perdelapanan, menjadi perenambelasan, sehingga setiap anak menerima satu potong dari tiap ukuran.
- Periksalah pembagianmu: tulislah bagian setiap anak sebagai jumlah pecahan, hitunglah dalam perenambelasan, lalu pastikanlah bahwa bagian itu bersama-sama menghabiskan tepat batang tadi.
- Di kelas sebelah, batang dibagi rata kepada anak. Anak yang mana yang menerima cokelat lebih banyak — satu dari yang , atau satu dari yang ? (Tulislah kedua bagiannya dengan penyebut , Latihan 39.8.)
- Penutupnya: seorang teman menyatakan bahwa dengan gigitan yang tak hingga banyaknya orang akan memakan tepat seluruh batang itu. Gambarlah sebuah persegi lalu warnai gigitannya di dalamnya: setengah persegi, lalu seperempat, lalu seperdelapan … Apa yang kamu amati pada pojok yang tidak terwarnai? Nyatakan dengan cermat dua fakta yang benar pada seluruh soal ini: apa yang tersisa setelah gigitan yang banyaknya berhingga, dan sekecil apa sisa itu jadinya. (Apa arti tepat dari “jumlah tak hingga” adalah cerita untuk buku Sekolah Menengah.)
Solusi
Solusi Soal 39.1.
1. Setengah dari kotak adalah kotak. Sebagai pecahan: batangnya, dan karena setiap setengahnya kotak dari , juga — pecahan yang sama ditulis dengan dua cara (Proposisi 39.6).
2. Setengah dari kotak yang tersisa adalah kotak, yaitu batangnya. Disederhanakan dengan : . Pada gambarnya: memotong setengah yang tersisa menjadi dua akan menghasilkan dua seperempat dari batang semula — setengah dari setengah adalah seperempat.
3. Gigitan ketiga: setengah dari kotak adalah kotak, yaitu batangnya. Gigitan keempat: kotak, yaitu . Dari satu gigitan ke gigitan berikutnya, penyebutnya berlipat dua: , , , .
4. Yang dimakan: kotak dari , yaitu batangnya. Yang tersisa: kotak, .
5. (kalikan atas dan bawahnya dengan ), (dengan ), (dengan ), dan tetap. Membilang perenambelasannya: ada , jadi jumlahnya .
6. Gigitannya: , , , , , kotak. Yang dimakan seluruhnya: kotak, jadi kotak tersisa: batangnya.
7. Setelah setiap gigitan yang tersisa adalah
sisanya membelah dua setiap kali — penyebutnya berlipat dua. Gigitan ketujuh yang khayalan itu akan menyisakan .
8. Setiap gigitan hanya memakan setengah dari yang tersisa, jadi setengah sisanya masih ada di sana: setelah berapa pun gigitan, selalu ada yang tertinggal. Karena itu jumlah yang dimakan selalu di bawah — persis seperti dua puluh angka sembilan pada Soal 38.1, yang makin lama makin dekat ke tanpa pernah mencapainya.
9. Kedua pecahan itu berpembilang , dan memotong menjadi bagian membuat bagian yang lebih kecil daripada memotong menjadi : jadi . Setelah gigitan ketujuh sisanya , jadi bagian yang dimakan melebihi : tantangan itu dimenangkan pada gigitan ketujuh.
10. Dalam perenambelasan, jumlahnya adalah , , , . Setiap jumlah baru mendarat tepat di tengah antara jumlah sebelumnya dan : tangganya terus membelah dua sisa jaraknya ke , tanpa pernah menginjaknya.
11. Yang benar: pada setiap tahap gambaran Zeno, memang masih ada jarak yang tersisa (pertanyaan 8) — daftar tahapnya tidak pernah berakhir. Perangkapnya: tahapnya menjadi sangat pendek, dalam jarak dan dalam waktu berlari; pelari itu tidak menghabiskan waktu yang sama pada setiap tahap. Menjelaskan lariannya dalam potongan yang tak hingga banyaknya dan makin mengecil tidak membuat larian itu sendiri tanpa akhir: pelarinya sampai ke tembok, dan pertanyaan 9 menunjukkan gambarannya melewati titik mana pun sebelum tembok itu.
12. Potonglah batang menjadi setengahan: potongan setengah. Potonglah batang menjadi seperempatan: potongan seperempat. Potonglah batang menjadi perdelapanan: potongan perdelapan. Potonglah batang terakhir menjadi perenambelasan: potongan kecil. Itu memakai batang, dan setiap anak menerima satu potongan dari tiap ukuran.
13. Bagian setiap anak adalah
sebuah batang (pertanyaan 5). Enam belas bagian semacam itu menjadi batang (Teorema 39.4): tepat seperti yang dipotong, tanpa sisa sama sekali — pembagian batang yang adil kepada anak, hanya dengan membelah dua.
14. Tetangga sebelah menerima batang untuk masing-masing. Dengan penyebut : , sedangkan anak kita menerima . Jadi satu anak dari yang menerima lebih banyak: , selisih seperenam belas batang.
15. Pada gambar persegi itu, setiap gigitan yang diwarnai mengisi setengah dari pojok yang belum terwarnai, dan pojok yang belum terwarnai itu terus mengecil: setelah setiap gigitan ia setengah dari sebelumnya, dan ia tidak pernah lenyap. Dua fakta yang benar: (i) setelah gigitan yang banyaknya berhingga, selalu ada sisa — jumlah yang dimakan selalu tepat di bawah ; (ii) sisa itu menjadi lebih kecil daripada pecahan mana pun yang ingin disebut orang (, , …), asalkan ia menggigit cukup lama. Memberi makna yang tepat pada kata “jumlah tak hingga itu sama dengan ” adalah tugas limit, di buku Sekolah Menengah.