Pemecahan Masalah Polya
Pemecahan masalah
(problem solving) merupakan suatu
prosedur untuk menemukan penyelesaian yang tepat atas suatu masalah. Prosedur
tersebut pertama kali diformulasikan oleh George Polya (1887 - 1985) seorang
guru dan ahli matematika yang menyatakan bahwa ada empat tahap pemecahan
masalah yaitu : understand the problem, devise a plan, carry out the plan, dan look back sebagai berikut :
1)
Understanding the
Problem
Tahap pertama yang dilakukan untuk memecahkan masalah adalah
memahami masalah. Cara yang disarankan Polya untuk memahami masalah dengan baik
yaitu dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut :
a.
Nyatakan masalah dengan kalimatmu sendiri !
b.
Tentukan apa saja yang akan ditemukan/dicari/diselesaikan !
c.
Apa saja yang tidak diketahui dari permasalahan itu ?
d.
Informasi apa saja yang kamu peroleh dari permasalahan itu ?
e.
Informasi apa saja yang tidak ada / hilang dari permasalahan
itu ?
f.
Informasi apa saja yang tidak dibutuhkan dari permasalahan
itu ?
2)
Devising a Plan
Tahap kedua pemecahan masalah adalah menentukan rencana
penyelesaian berupa strategi-strategi pemecahan masalah. Beberapa strategi
pemecahan masalah antara lain :
a.
Menemukan pola
b.
Menguji masalah yang relevan dan memeriksa apakah teknik yang
sama dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan
c.
Menguji masalah yang lebih sederhana atau khusus dari
permasalahan itu dan diperbandingkan dengan penyelesaian masalah sebenarnya
d.
Membuat tabel
e.
Membuat diagram / gambar
f.
Menebak dan memeriksa (guess
and check / trial and error)
g.
Menggunakan persamaan (equation)
matematika
h.
Bekerja mundur (work
backward)
i.
Mengidentifikasi bagian dari hasil (subgoal)
3)
Carrying Out the
Plan
Tahap ketiga pemecahan masalah terdiri dari tiga aktivitas
yaitu :
a.
Menerapkan satu atau lebih strategi pemecahan masalah untuk
menemukan penyelesaian atau perhitungan
b.
Memeriksa setiap langkah strategi yang digunakan baik secara
intuitif maupun dengan bukti formal
c.
Menjaga keakuratan proses pemecahan masalah
4)
Looking Back
Langkah terakhir pemecahan masalah adalah memeriksa kembali
jawaban atau solusi terhadap permasalahan sebenarnya dengan cara :
a.
Memeriksa dengan pembuktian
b.
Menginterpretasikan penyelesaian/solusi berdasarkan
permasalahan berdasarkan rasional atau pun argumentasi (reasonable)
c.
Jika memungkinkan lakukan pengujian untuk masalah lain yang
relevan atau pun yang lebih umum dengan menggunakan teknik/strategi pemecahan
masalah tersebut
Kedudukan
Titik-titik dan Jarak antara Dua Titik
|
Gambar 7. Representasi Titik yang Berpindah posisi |
Konsep titik diperkenalkan dalam geometri Euclid sebagai elemen yang tidak didefinisikan dan tidak memiliki dimensi panjang. Euclid mendefinisikan titik dalam buku I - Element yaitu “a point is that which has no part”.
|
Geometri Euclid hanya membahas sifat titik yang diam/tetap,
sedangkan geometri analitik juga menelaah sifat-sifat titik yang bergerak
seperti yang terjadi di alam. Misalnya sebuah bola yang menggelinding pada
permukaan bidang miring dapat dinyatakan sebagai sebuah titik yang bergerak sehingga
titik tersebut mengalami perpindahan tempat. Posisi bola saat di bagian atas
tidak sama dengan posisi bola saat berada di pertengahan bidang. Proses
menelaah sifat titik-titik di berbagai posisi tersebut maka dibutuhkan bantuan
aljabar untuk menyatakan posisi titik dalam suatu simbol tertentu.
|
Gambar 8. Representasi Koordinat Peta
|
|
Metode
yang digunakan untuk menunjukkan posisi sebuah titik pada sebuah bidang mirip
seperti teknik menggambar peta. Posisi suatu tempat pada permukaan bumi
dinyatakan oleh koordinat peta yaitu derajat lintang (arah utara atau selatan)
dan derajat bujur (arah timur atau barat). Posisi acuan untuk koordinat
bujur-lintang tersebut yaitu Kota Greenwich di Inggris. Perhatikan gambar dan
penjelasan di bawah ini. Misalkan kurva NGAS adalah meridian utama, kurva AWBE
adalah garis ekuator, dan titik G adalah kota Greenwich maka posisi kota P
dapat dinyatakan sebagai koordinat peta apabila derajat AB dan BP diketahui.
Andaikan AB = 70° dan BP = 45° maka posisi P dinyatakan sebagai 70° bujur timur dan 45° lintang utara.
Geometri analitik
menyederhanakan koordinat peta tersebut dengan menggunakan dua garis lurus
berpotongan untuk menggantikan kurva meridian dan kurva ekuator. Titik potong
kedua garis dijadikan sebagai titik acuan biasanya dinyatakan sebagai titik O.
Posisi titik P dinyatakan oleh panjang ruas garis BP yang sejajar dengan garis
sumbu X¢X dan panjang ruas garis AP
yang sejajar garis sumbuYY¢. Panjang ruas garis BP
sama dengan panjang ruas garis
|
Gambar 9. Representasi Titik dalam Sistem Koordinat |
OA.
Panjang ruas garis AP sama dengan panjang ruas garis OB. Sehingga titik P dapat
dinyatakan berada pada posisi sejauh panjang OA dan OB terhadap titik O.
Dua
buah titik berbeda akan berada pada posisi yang berbeda. Jarak kedua titik
tersebut dapat ditentukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
- Buatlah dua titik berbeda yaitu A dan B lalu hubungkan dengan sebuah
ruas garis.
- Buat sebuah garis melalui A dan sebuah garis lain yang melalui B
sehingga kedua garis berpotongan tegak lurus.
- Tentukan titik potong kedua garis yaitu C sehingga diperoleh segitiga
siku-siku ACB atau BCA lalu ukur panjang ruas garis CA dan CB
- Tentukan panjang ruas garis AB dengan menggunakan Teorema Phytagoras
Titik-titik pada sebuah
bidang yang membentuk himpunan titik dan memenuhi suatu kriteria tertentu dinamakan kedudukan titik (locus of points).
Kedudukan titik dapat dinyatakan sebagai suatu fungsi. Misalnya titik-titik
pada lingkaran berjari-jari 1 cm dapat dinyatakan sebagai x2 + y2
= 1. Secara geometris, hanya titik-titik berjarak 1 cm dari titik pusat
lingkaran tersebut yang memenuhi kedudukan titik yang dinyatakan oleh persamaan
x2 + y2 = 1. Teorema-teorema dasar tentang kedudukan
titik-titik (Fundamental Locus Theorems) sebagai berikut.
Teorema 1.1
Kedudukan titik-titik yang berjarak sama
yaitu d dari sebuah titik P
adalah sebuah lingkaran berpusat di titik P dengan ukuran panjang jari-jari d
|
|
Teorema 1.2
Kedudukan titik-titik yang berjarak sama
yaitu d dari sebuah garis l adalah sepasang
garis-garis sejajar yang masing-masing berjarak d dari garis l
|
|
Teorema 1.3
Kedudukan titik-titik yang berjarak sama (equidistant) dari dua buah titik P dan
Q adalah sebuah ruas garis (disebut perpendicular
bisector).yang tegak lurus
terhadap ruas garis dan membagi
menjadi dua
bagian sama besar
|
|
Teorema 1.4
Kedudukan titik-titik yang berjarak sama
dari dua garis yang sejajar yaitu l1 dan l2 merupakan sebuah garis
diantara keduanya dan sejajar dengan kedua garis tersebut.
|
|
Teorema 1.5
Kedudukan titik-titik yang berjarak sama
terhadap dua garis yang berpotongan yaitu l1 dan l2, adalaha sepasang ruas garis (disebut bisectors) yang membagi dua sama besar
sudut-sudut yang yang dibentuk garis l1 dan l2
|
|
Teorema 1.6
Kedudukan titik-titik yang berjarak sama
dari kedua sisi sebuah sudut adalah sebuah ruas garis yang membagi dua sudut
tersebut (bisector of angle)
|
|
Teorema 1.7
Kedudukan titik-titik yang berjarak sama
dari dua buah lingkaran konsentris (concentric
circles) adalah sebuah lingkaran yang konsentris terhadap kedua lingkaran
tersebut dan berada tepat di tengah keduanya
|
|
Teorema 1.8
Kedudukan titik-titik pada jarak tertentu
dari sebuah lingkaran yang memiliki jari-jari lebih panjang dari jarak
tersebut merupakan sebuah pasangan lingkaran konsentris, di mana masing-masing
kedudukan titik tersebut berada di salah satu sisi lingkaran pada jarak
tertentu tersebut.
|
|
Teorema 1.9
Kedudukan titik-titik yang berjarak
tertentu dari suatu lingkaran berjari-jari kurang dari jarak tersebut
merupakan sebuah lingkaran yang berada di luar lingkaran pertama dan saling
konsentris.
|
|
Pembuktian Teorema 1.3
Tahap 1 : Akan dibuktikan untuk sembarang titik pada
kedudukan tersebut memenuhi kondisi-kondisi berikut :
Diketahui : Titik A dan B
Ruas
garis CD
tegak lurus dan membagi ruas garis AB
Ditanyakan : Apakah untuk sembarang titik P pada ruas garis CD berjarak sama dari A dan B yaitu ruas garis PA ≅ ruas garis PB ?
Rencana : Gambar/Sketsa permasalahan :
Harus
dibuktikan ∆PEA ≅ ∆PEB agar diperoleh PA ≅ PB
Bukti tahap 1
Pernyataan
|
Alasan
|
1.
adalah ruas garis membagi dua dan tegak
lurus (^) AB
2.
Ukuran sudut
PEA dan sudut PEB sama yaitu ∠PEA ≅ ∠PEB
3.
Ukuran panjang ruas
garis AE ≅ EB
4. Ruas garis PE ≅ Ruas garis PE
5. ∆PEA ≅ ∆PEB
6. PA ≅ PB
|
1. Diketahui
2. Kedua
sudut adalah sudut siku-siku. Semua sudut siku-siku kongruen
3. Agar
dapat membagi dua sama besar maka ruas garis dibagi menjadi bagian-bagian
yang kongruen
4. Sifat
refleksif
5. Kekongruenan
dua segitiga (s.a.s)
6. Hukum
kongruensi ≅
|
Tahap 2 : Akan dibuktikan untuk sembarang titik memenuhi
kondisi berikut :
Diketahui : Sembarang titik Q yang berjarak sama dari titik A dan B yaitu ruas garis QA ≅ ruas garis QB
Ditanyakan : Apakah Q berada pada sebuah ruas garis yang
membagi dua dan tegak lurus AB
Rencana : Gambar/Sketsa Masalah bahwa QG ⊥ AB
Akan
dibuktikan dengan menggunakan segitiga-segitiga kongruen bahwa QG
membagi dua AB
Bukti Tahap 2
Jadi teorema 2.3 terbukti
untuk lebih mengerti bagaimana menyelesaikan masalah dengan polya. Mari lihat contoh berikut :
Terdapat dua buah pelampung pada sebuah
danau. Seorang perenang berenang di danau tersebut sedemikian sehingga ia
selalu berjarak tetap (konstan) terhadap kedua pelampung tersebut. Deskripsikan
jalur renang yang ditempuh oleh perenang tersebut.
Tahap pemecahan masalah :
1)
Understanding the
Problem
a.
Nyatakan masalah dengan kalimatmu sendiri !
Misalkan kedua pelampung adalah titik A dan B dan perenang
adalah titik C
Misalkan jarak C ke A adalah dAC dan jarak C ke B
adalah dCB.
Maka posisi perenang yaitu C terhadap A dan B adalah kumpulan
titik-titik sehingga dCA dan dCB selalu tetap. Berbentuk
apakah kumpulan titik-titik tersebut ?
b.
Tentukan apa saja yang akan ditemukan/dicari/diselesaikan !
Bentuk kumpulan titik-titik sehingga dCA dan dCB
selalu tetap.
c.
Apa saja yang tidak diketahui dari permasalahan itu ?
Jarak titik A ke B
d.
Informasi apa saja yang kamu peroleh dari permasalahan itu ?
Titik A dan B berbeda posisi
Jarak dCA dan dCB selalu tetap yaitu dCA
= dCB untuk meskipun posisi C berubah-ubah
2)
Devising a Plan
Strategi pemecahan masalah yang mungkin dapat digunakan untuk
menyelesaikan masalah :
a.
Membuat diagram / gambar
Menggambarkan posisi titik A, B, dan C sesuai kondisi
masalah.
b.
Menguji masalah yang relevan dan memeriksanya apa dapat
digunakan
Memeriksa jika ada satu atau lebih teorema dasar kedudukan
titik yang menyerupai masalah ini.
3)
Carrying Out the
Plan
a.
Membuat diagram / gambar
b.
Memeriksa jika ada teorema kedudukan titik yang sesuai
Teorema 2.3 : Kedudukan titik-titik yang berjarak sama (equidistant) dari dua buah titik P dan Q
adalah sebuah ruas garis (disebut perpendicular
bisector).yang tegak lurus terhadap
ruas garis
dan membagi
menjadi dua bagian sama besar
Berdasarkan gambar dan teorema tersebut maka kedudukan perenang terhadap
kedua pelampung tersebut dapat dideskripsikan sebagai sebuah ruas garis yang tegak lurus terhadap ruas garis yang
menghubungkan kedua pelampung yaitu
dan membagi ruas garis
menjadi dua bagian sama panjang seperti digambarkan
sebagai berikut.
4)
Looking Back
Langkah terakhir pemecahan masalah adalah memeriksa kembali
jawaban atau solusi terhadap permasalahan sebenarnya dengan cara :
a.
Memeriksa dengan pembuktian : buktikan teorema 2.3
berdasarkan masalah tersebut secara deduktif
b.
Menginterpretasikan penyelesaian permasalahan ini berdasarkan
argumentasi (reasonable) dengan
menggunakan koordinat dan aljabar
Misalkan koordinat titik C(x, y) di mana dCA = dCB
dengan koordinat A(xa, ya) dan B(xb, yb)
maka dapat dibuktikan untuk posisi C di C1(x1, y1),
C2(x2, y2), … Cn(xn, yn)
yaitu : (a) jika ruas garis
tegak lurus sumbu x maka
y1 = y2 = … = yn
(b) jika ruas garis
tegak lurus sumbu y maka
x1 = x2 = … = xn
Selanjutnya harus dibuktikan bahwa garis C1C2 tegak
lurus
Dengan bantuan geogebra dapat dilakukan simulasi untuk
menunjukkan solusi untuk tiga posisi C
yang berbeda-beda sebagai berikut.
Semoga bermanfaat yaaaa :*