Matematika bukan sekedar mata pelajaran yang ada di sekolah. Matematika memiliki kekuatan tersendiri yang tak semua orang dapat memahaminya. Perlu proses (pembelajaran) seseorang megetahui kekuatan matematika. Berikut beberapa rahasia dan kekuatan yang dimiliki matematika.
Sekilas penemuan bilangan prima
Bilangan prima adalah bilangan bulat >1 yang hanya habis dibagi 1 dan bilangan itu sendiri. Manusia telah mengenal bilangan prima sejak 6500 SM. Tulang Ishango yang ditemukan pada tahun 1960 (sekarang disimpan di Musee d’Histoire Naturelle di Brussels) membuktikan hal tersebut. Tulang Ishango memiliki 3 baris takik. Salah satu kolomnya memiliki 11, 13, 17, dan 19 takik, yang merupakan bilanganbilangan prima antara 10 hingga 20.
Bukti permulaan sejarah bilangan prima adalah sebuah catatan penelitian bilangan prima oleh bangsa Yunani kuno. Euclid’s Elements (300 BC) berisi beberapa teorema penting mengenai bilangan prima, termasuk ketakberhinggan bilangan prima dan teorema fundamental aritmetik. Euclid juga memperlihatkan bagaimana cara menyusun sebuah bilangan sempurna (perfect number) dari sebuah bilangan prima Mersenne yang ditemukan kemudian.
Dalam buku IX Elements, beliau memberikan bukti tentang ketakberhinggaan banyaknya bilangan-bilangan prima dengan menggunakan metode kontradiksi. Selain itu, Euclid juga memberikan sebuah bukti Teorema Fundamental Aritmetika : “Setiap bilangan bulat dapat ditulis sebagai hasil kali bilangan-bilangan prima dalam sebuah bentuk dasar yang unik”. Kemudian dikenal dengan nama Eratosthenes (± 230 SM) dengan `Eratosthenes sieve` atau saringan Eratosthenes,. Pertama-tama ia memperkenalkan metode untuk mendapatkan seluruh bilangan prima yang terbatas hingga suatu bilangan bulat positif n. Dari saringan itu akan didapat bilangan-bilangan prima yang kurang dari n, bahkan dengan saringan tersebut diturunkan suatu konjektur dalam bentuk formula yang dapat dipergunakan untuk memprediksi banyaknya bilangan prima kurang dari suatu bilangan n, yang dinyatakan dengan √n.
Pada abad XVII, penelitian terhadap bilangan prima dilanjutkan kembali setelah berabad-abad berhenti. Pada tahun 1640, Pierre de Fermat memulainya dengan membuat Teorema Kecil Fermat (Fermat’s Little Theorem) yang nantinya akan dibuktikan oleh Leibniz dan Euler. Kasus khusus dari teorema ini mungkin telah diketahui oleh bangsa Cina sebelumnya, yaitu seperti yang ditulis sekitar 2000 tahun sebelumnya dalam suatu hipotesis yang dinamakan Chinese Hypothesis bahwa sebuah bilangan bulat positif n adalah prima jika dan hanya jika bilangan 2n – 2 habis dibagi n. Namun sayangnya pada sebagian contoh yang lainnya terdapat kekeliruan, namun belum ada bukti yang pasti mengenai hal ini. Lama setelah itu, Euler menemukan “lubang”pada teorema ini.
Sebagai pengganti, seorang Prancis, Marin Mersenne, dengan membuat suatu pernyataan pada kata pengantar dalam karyanya Cogitata Phisyca-Mathematica (1644) bahwa bilangan-bilangan yang didapat dari 2n – 1 adalah prima untuk n = 2, 3, 5, 7, 17, 19, 31, 67, 127 dan 257 dan komposit untuk semua bilangan bulat positif lainnyayang akhirnya namanya diabadikan menjadi nama bilangan ini, yaitu bilangan prima Mersenne (Mersenne prime). Cara penentuan inipun belum sempurna karena terdapat beberapa prima semu.
Sekilas penemuan teori peluang
Teori peluang awalnya diinspirasi oleh masalah perjudian. Awalnya dilakukan oleh matematikawan dan fisikawan Itali yang bernama Girolamo Cardano (1501-1576). Cardano lahir pada tanggal 24 September 1501. Cardano merupakan seorang penjudi pada waktu itu. Walaupun judi berpengaruh buruk terhadap keluarganya, namun judi juga memacunya untuk mempelajari peluang. Dalam bukunya yang berjudul Liber de Ludo Aleae (Book on Games of Changes) pada tahun 1565, Cardano banyak membahas konsep dasar dari peluang yang berisi tentang masalah perjudian. Sayangnya tidak pernah dipublikasikan sampai 1663. Girolamo merupakan salah seorang dari bapak probability. Di bukunya Cardano menulis tentang permasalahan peluan, yaitu:
Jika 3 buah dadu dilempar bersamaan sebanyak 3 kali, berapa peluang untuk mendapatkan mata dadu minimal 1,1 pada setiap lemparan.
Jika 2 buah dadu dilempar bersamaan sebanyak 3 kali, berapa peluang untuk mendapatkan mata dadu 1,1 paling sedikit dua kali.
Pada tahun 1654, seorang penjudi lainnya yang bernama Chevalier de Mere menemukan sistem perjudian. Ketika Chevalier kalah dalam berjudi dia meminta temannya Blaise Pascal (1623-1662) untuk menganalisis sistim perjudiannya. Pascal menemukan bahwa sistem yang dipunyai oleh Chevalier akan mengakibatkan peluang dia kalah 51 %. Pascal kemudian menjadi tertarik dengan peluang, dan mulailah dia mempelajari masalah perjudian. Dia mendiskusikannya dengan matematikawan terkenal yang lain yaitu Pierre de Fermat (1601-1665). Mereka berdiskusi pada tahun 1654 antara bulan Juni dan Oktober melalui 7 buah surat yang ditulis oleh Blaise Pascal dan Pierre de Fermat yang membentuk asal kejadian dari konsep peluang.
Blaisé Pascal bekerjasama dengan Fermat menyelesaikan soal-soal yang diberikan oleh Chevalier de Mere, diantaranya:
Ø Berapa kali kita harus melemparkan dua buah dadu, sehingga minimal separuh mata dadu yang muncul keduanya angka 6.
Ø Dalam permainan dadu, dadu dilempar sebanyak 8 kali, permainan berakhir bila seorang gagal mendapat mata dadu 1 sebanyak tiga kali.
Ø Probleme des partis (Problem of Point)
Dua pemain judi P1 dan P2 sepakat untuk bermain “fair games” sampai salah satu dari mereka menang dengan nilai tertentu dari N kali permainan. Permainannya tiba-tiba dihentikan. P1 menang N1 kali permainan dan P2 menang N2 permainan. Bagaimana seharusnya membagi taruhannya?
Pada awalnya Pascal mempunyai rencana untuk menulis karya tentang problema of point ini atau yang disebut aleae geometría tetapi tidak pernah menulisnya, a
Ø Dua orang melempar sebuah mata uang logam secara bergantian, setiap muncul muka orang pertama akan memperoleh 1 point, bila yang muncul adalah belakang maka pemain kedua yang mendapat 1 point. Jika orang pertama sudah mendapat 100 point maka orang tersebut akan mendapat uang $1000. Bila pemain pertama mempunyai 100-m point,dan pemain kedua mempunyai 100- n point , berapa peluang pemain pertama akan menang.
Perkalian 2 bilangn negatif menghasilkan bilangan positif
Sewaktu masih duduk di bangku SD ataupun di SMP, kita diajarkan bahwa perkalian 2 bilangan negatif akan menghasilkan bilangan positif. Secara intuisi kita dengan mudah menerima bahwa perkalian bilangan negatif dengan bilangan positif akan menghasilkan bilangan yang negatif juga. Hal ini bisa dengan mudah kita jelaskan dengan contoh sebagai berikut :
5 x -4 = (-4) + (-4) + (-4) + (-4) + (-4) = -20.
Tetapi perkalian dua bilangan negatif yang menghasilkan bilangan positif sangatlah tidak intuitif buat kita. Berikut pembuktian bahwa perkalian dua bilangan negative menghasiilkan bilangan positif.
5 x -4 = (-4) + (-4) + (-4) + (-4) + (-4) = -20.
Tetapi perkalian dua bilangan negatif yang menghasilkan bilangan positif sangatlah tidak intuitif buat kita. Berikut pembuktian bahwa perkalian dua bilangan negative menghasiilkan bilangan positif.
· Andaikan a suatu bilangan, maka negative dari a, ditulis –a, kalau dijumlahkan dengan a hasilnya akan 0. Bukti bahwa a+(-a)=0: *kita operasikan ruas kiri
a+(-1)a=0
(1)a+(-1)a=0
(1-1)a=0
0a=0
Terbukti, atau dengan kata lain –a adalah invers penjumlahan dari a.
· Andaikan b bilangan positif, maka –b adalah negative dari b (pembuktian seperti a).
· Maka akan dibuktikan bahwa –a*-b adalah bilangan positif atau
-a*-b= a*b (kita operasikan ruas kiri)
-a*-b= a*b
(-1) a*(-1) b= a*b
(-1)*(-1)*a*b= a*b ,sifat distributive
(1)*a*b= a*b
a*b= a*b
Jadi terbukti bahwa perkalian dua bilangan negative akan menghasilkan bilangan positif.