Matematika SMA / Kelas XII / Semester 1
BAB 3 · MATERI 3 DARI 5

Aplikasi Turunan

Menentukan nilai maksimum, minimum, dan optimasi

💡 Konsep Inti

Aplikasi turunan yang paling sering dipakai adalah mencari nilai maksimum atau minimum. Dasarnya sederhana: pada titik puncak sebuah kurva, garis singgungnya mendatar sehingga turunannya bernilai nol. Karena itu langkah pertama selalu menyelesaikan f′(x) = 0 untuk menemukan titik kritis. Setelah itu, jenis titiknya ditentukan lewat turunan kedua: bila f″(x) positif berarti minimum, dan bila negatif berarti maksimum.

🌍 Penggunaan Konsep Ini

Persoalan optimum ada di mana-mana. Contohnya ukuran kemasan yang memakai bahan paling sedikit, harga jual yang memberi laba tertinggi, atau jumlah produksi dengan biaya paling rendah.

⚡ Rumus dan Prinsip

Titik kritis: f′(x) = 0
f″(x) > 0 → titik minimum
f″(x) < 0 → titik maksimum
Periksa juga nilai di ujung selang bila domainnya terbatas

Perhatikan syarat penggunaan rumus, arti setiap variabel, dan domain nilai yang diperbolehkan.

🧩 Contoh Masalah

Tentukan nilai minimum dari f(x) = x² − 6x + 11.

DIKETAHUI
Fungsi kuadrat f(x) = x² − 6x + 11
DITANYAKAN
Nilai minimum dan letaknya

✏️ Penyelesaian Langkah demi Langkah

  1. Cari turunan pertamanya: f′(x) = 2x − 6
  2. Selesaikan f′(x) = 0: 2x − 6 = 0 sehingga x = 3
  3. Periksa turunan keduanya: f″(x) = 2 yang bernilai positif, sehingga titik itu minimum
  4. Hitung nilainya: f(3) = 9 − 18 + 11 = 2
Kesimpulan: Nilai minimumnya adalah 2, terjadi pada x = 3.

🔍 Strategi Berpikir

Turunan kedua menyatakan bagaimana kemiringan berubah. Bila f″ positif, kemiringan terus bertambah sehingga kurva melengkung ke atas dan titik kritisnya menjadi lembah. Bila negatif, kurva melengkung ke bawah dan titik kritisnya menjadi puncak. Uji ini jauh lebih cepat daripada memeriksa nilai di kiri kanan titik kritis.

🧩 Contoh kedua dan pembahasan lanjutan

Seutas kawat 40 m dibentuk menjadi persegi panjang. Berapa luas terbesarnya? Keliling 40 berarti p + l = 20, sehingga p = 20 − l dan luasnya L = l(20 − l) = 20l − l². Turunannya L′ = 20 − 2l = 0 memberi l = 10, lalu p = 10. Luas maksimum 10 × 10 = 100 m². Bentuk terbaiknya ternyata persegi.

Pastikan titik stasioner itu benar-benar maksimum dengan mencoba nilai di kiri dan kanan. Untuk l = 9, p = 11 dan luasnya 99. Untuk l = 11, p = 9 dan luasnya juga 99. Keduanya lebih kecil dari 100, jadi 100 memang puncak. Cara ini juga sejalan dengan turunan kedua L″ = −2 yang negatif. Soal cerita seperti ini biasanya meminta satu variabel dulu diganti dengan variabel lain agar hanya tersisa satu fungsi yang diturunkan.

⚠️ Kekeliruan yang Sering Muncul

  • Berhenti setelah menemukan x = 3 tanpa menghitung nilai fungsinya, padahal yang ditanyakan nilai minimumnya.
  • Tidak memeriksa jenis titik kritis, sehingga maksimum dan minimum tertukar.
  • Melupakan nilai di ujung selang pada soal yang domainnya dibatasi.

🎯 Latihan Mandiri

Tentukan nilai maksimum dari f(x) = −x² + 4x + 1.

Lihat pembahasan setelah mencoba
f′(x) = −2x + 4 = 0 memberi x = 2. Karena f″(x) = −2 bernilai negatif, titik itu maksimum. Nilainya f(2) = −4 + 8 + 1 = 5.

✅ Refleksi

Sehelai kawat sepanjang 40 cm dibentuk menjadi persegi panjang. Susun fungsi luasnya dalam satu variabel, lalu pakai turunan untuk membuktikan bahwa luas terbesar terjadi saat bentuknya persegi.

📚 Catatan pembelajaran: materi disusun sebagai kerangka umum Matematika SMA dan dapat diselaraskan dengan CP, TP, ATP, asesmen, serta kebijakan Kurikulum Merdeka di sekolah.