PERSAMAAN PARABOLA
Definisi Parabola
Diberikan suatu titik tertentu f dan garis tertentu D dalam bidang, suatu
parabola adalah himpunan semua titik (x, y) sedemikian sehingga jarak antara f
dan (x, y) sama dengan jarak antara D dan (x, y). Titik f disebut sebagai fokus
parabola dan garis D disebut sebagai direktriks.
Persamaan umum dari suatu parabola dapat diperoleh dengan mengkombinasikan
definisi di atas dan rumus jarak. Dengan tidak mengurangi keumuman, kita dapat
menganggap parabola yang ditunjukkan pada gambar di atas memiliki titik puncak
di (0, 0) dan memiliki titik fokus di (0, p). Seperti yang ditunjukkan
oleh gambar di bawah, parabola yang dimaksud memiliki direktriks dengan
persamaan y = –p , sehingga semua titik pada D dapat
dituliskan sebagai (x, –p).
Dengan menggunakan rumus jarak dan menerapkan definisi bahwa d1
= d2, kita mendapatkan,
Persamaan terakhir di atas disebut
persamaan bentuk fokus-direktriks
dari suatu parabola vertikal dengan titik puncak di (0, 0). Jika parabola di
atas diputar sehingga terbuka ke kanan, maka kita akan mendapatkan suatu
parabola horizontal dengan titik puncak di (0, 0), dan persamaannya adalah
y²
= 4
px.
Persamaan Parabola dalam Bentuk Fokus-Direktriks
Suatu parabola vertikal memiliki persamaan dalam bentuk fokus-direktriks: x²
= 4py, yang memiliki fokus di (0, p) dan dengan direktriks: y = –p. Jika p >
0, parabola tersebut akan terbuka ke atas. Jika p < 0, parabola tersebut
akan terbuka ke bawah.
Suatu parabola horizontal memiliki persamaan dalam bentuk fokus-direktriks:
y² = 4px, yang memiliki fokus di (p, 0) dan dengan direktriks: x = –p. Jika p
> 0, parabola tersebut akan terbuka ke kanan. Jika p < 0, parabola
tersebut akan terbuka ke kiri.
Untuk lebih memahami mengenai persamaan suatu parabola dalam bentuk
fokus-direktriks, perhatikan contoh berikut.
Contoh 1: Menentukan Fokus dan Direktriks dari suatu Parabola
Tentukan titik puncak, fokus, dan direktris dari parabola yang didefinisikan
oleh persamaan
x² = –12
y. Kemudian gambarkan grafiknya, disertai
dengan fokus dan direktrisnya.
Pembahasan Karena hanya suku-
x yang dikuadratkan dan tidak ada
pergeseran yang diterapkan, maka parabola tersebut merupakan parabola vertikal
dengan titik puncak di (0, 0). Dengan membandingkan persamaan yang diberikan
dengan persamaan umum parabola bentuk fokus-direktriks kita dapat menentukan
nilai
p:
Karena
p = –3 (
p < 0), maka parabola tersebut terbuka ke
bawah, dengan titik fokus di (0, –3) dan direktriksnya
y = 3. Untuk menggambar
grafiknya, kita perlu beberapa titik tambahan yang dilalui oleh parabola
tersebut. Karena 36 = 6² dapat dibagi oleh 12, maka kita dapat mensubstitusikan
x = 6 dan
x = –6, dan menghasilkan titik-titik (6, –3) dan (–6,
–3). Sehingga grafik dari parabola tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
Dari grafik di atas, kita dapat mengetahui bahwa garis
x = 0
merupakan sumbu simetri dari grafik parabola yang diberikan.
Sebagai titik-titik alternatif dalam menggambar grafik parabola, kita dapat
menggunakan apa yang disebut
tali busur fokus dari parabola. Serupa
dengan elips dan hiperbola, tali busur fokus adalah ruas garis yang melalui
fokus, sejajar dengan direktriks, dan titik-titik ujungnya terletak pada
grafik. Dengan menggunakan definisi dari parabola, jarak horizontal dari
f
ke (
x,
y) adalah 2
p. Karena
d1 =
d2,
maka ruas garis yang sejajar dengan direktriks dari fokus ke grafik memiliki
panjang |2
p|, dan panjang tali busur fokus dari sembarang parabola
adalah |4
p|.
Dan akhirnya, jika titik puncak dari suatu parabola vertikal digeser ke (h,
k), maka persamaan dari parabola tersebut akan menjadi (x ± h)2 = 4p(y ± k).
Seperti pada keluarga irisan kerucut lainnya, pergeseran vertikal dan
horizontalnya berlawanan dengan tandanya (positif atau negatif).
Contoh 2: Menentukan Fokus dan Direktriks dari suatu Parabola
Tentukan titik puncak, fokus, dan direktriks dari persamaan parabola yang
diberikan, kemudian gambarkan grafiknya, disertai dengan fokus dan
direktriksnya:
x² – 6
x + 12
y – 15 = 0.
Pembahasan Karena hanya suku-
x yang dikuadratkan, maka grafik
dari persamaan tersebut berbentuk parabola vertikal. Untuk menentukan
kecekungan, titik puncak, fokus, dan direktriks, kita terlebih dulu
melengkapkan kuadrat dalam
x dan membandingkannya dengan persamaan
bentuk fokus-direktriks dengan pergeseran.
Dari persamaan yang dihasilkan, kita dapat melihat bahwa grafiknya merupakan
suatu parabola yang digeser ke kanan sejauh 3 satuan dan ke atas sejauh 2
satuan. Oleh karena itu,
semua unsur dari parabola tersebut juga akan bergeser.
Karena kita mendapatkan 4
p = –12, maka
p = –3 (p < 0) dan
parabola tersebut terbuka ke bawah. Jika parabola tersebut berada pada posisi
biasa, maka titik puncaknya akan di (0, 0), fokusnya di (0, –3), dan
direktriksnya
y = 3. Karena parabola tersebut bergeser ke kanan sejauh 3
satuan dan ke atas sejauh 2 satuan, maka kita harus menambahkan nilai
x
dengan 3 dan nilai
y dengan 2 dari semua unsur parabola tersebut.
Sehingga titik puncaknya akan berada di (0 + 3, 0 + 2) = (3, 2), fokusnya pada
(0 + 3, –3 + 2) = (3, –1), dan direktriksnya adalah
y = 3 + 2 = 5. Dan
akhirnya, jarak horizontal antara fokus dan grafik adalah |2
p| = 6
satuan (karena |4
p| = 12), sehingga memberikan titik-titik tambahan yang
dilalui grafik, yaitu (–3, –1) dan (9, –1).
Dalam banyak kasus, kita perlu untuk menentukan persamaan dari parabola
ketika hanya beberapa informasi yang diketahui, seperti yang dicontohkan oleh
contoh 3 berikut.
Contoh 3: Menentukan Persamaan dari suatu Parabola
Tentukan persamaan dari parabola yang memiliki titik puncak (4, 4) dan fokus
(4, 1). Kemudian gambarkan grafiknya dengan menggunakan persamaan dan tali
busur fokusnya.
Pembahasan Karena titik puncak dan fokusnya terletak pada garis
vertikal, maka parabola yang dimaksud merupakan suatu parabola vertikal yang
memiliki persamaan umum (
x ±
h)² = 4
p(
y ±
k).
Jarak
p dari fokus ke titik pusat adalah 3 satuan, dan karena fokus
berada di bawah titik puncak, maka grafiknya terbuka ke bawah dan
p =
–3. Dengan menggunakan tali busur fokus, jarak horizontal dari fokus ke grafik
adalah |2
p| = |2(–3)| = 6, memberikan titik-titik (–2, 1) dan (10, 1).
Titik puncaknya digeser 4 satuan ke kanan dan 4 satuan ke atas dari (0, 0),
sehingga diperoleh
h = 4 dan
k = 4. Sehingga persamaan dari
parabola tersebut adalah (
x – 4)² = –12(
y – 4), dengan direktriks
y = 7. Grafik dari parabola tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
Perhatikan bahwa grafik parabola di atas memiliki sumbu simetri di garis
x
= 4.