stdsquare²
Kelas
stdsquare / Kelas / Matematika Bisnis / Pertemuan 13: Derivatif (Diferensial)
Tema
Japan
Arcade
Dark Retro
Font
Program Studi Manajemen • FEB UNDIP

Matematika Bisnis

Pertemuan 13 — Derivatif (Diferensial)

Dari “seberapa cepat sesuatu berubah?” hingga “berapa unit yang memaksimumkan profit?” — kalkulus diferensial sebagai alat analisis bisnis.

f'(x)
RPS MINGGU 14 • SUB-CPMK 6 • DURASI 2 × 50 MENIT

Tujuan Pembelajaran — Apa yang Akan Anda Kuasai

Setelah pertemuan ini, Anda diharapkan mampu (Sub-CPMK 6):

CAPAIAN 1
LIMIT
Memahami limit & definisi turunan — konsep “laju perubahan sesaat” secara formal.
CAPAIAN 2
6 ATURAN
Menguasai 6 aturan diferensiasi — power, constant, sum, product, quotient, chain rule + eksponensial/log.
CAPAIAN 3
MAX/MIN
Menemukan nilai ekstrem — uji turunan pertama dan kedua untuk maksimum dan minimum.
CAPAIAN 4
BISNIS
Menerapkan ke bisnis — MC, MR, profit maximization (MR=MC), elastisitas permintaan titik.

Mengapa Turunan Penting di Bisnis?

Tiga pertanyaan bisnis nyata yang dijawab dengan turunan:

Pertanyaan Bisnis
  • Berapa unit produksi agar keuntungan Indofood maksimum?
  • Jika harga bensin Pertamina naik 10%, permintaan turun berapa persen?
  • Apakah lahan pertanian padi di Kabupaten Demak sudah optimal digarap?
Alat Matematis
  • MR = MC → selesaikan dengan turunan TC dan TR
  • Elastisitas titik: Ed = (dQ/dP) · (P/Q)
  • MPL (Marginal Product of Labor — tambahan output saat tenaga kerja bertambah) → turunan parsial fungsi produksi
Semua pertanyaan di atas adalah soal laju perubahan — itulah inti turunan. Laju perubahan (rate of change) = seberapa cepat satu variabel berubah ketika variabel lain berubah.
BLOK 1 DARI 4
Konsep Limit dan
Definisi Turunan
Fondasi: dari mana rumus turunan berasal?
1Limit intuitif 2Definisi formal 3Notasi dy/dx

Ide Limit: Mendekati Tanpa Menyentuh

Limit adalah nilai yang didekati suatu fungsi ketika variabelnya mendekati suatu angka. Garis singgung (tangent line) = limit dari tali busur (secant line) yang semakin dekat.

x mendekati 2f(x) = x²
1,93,61
1,993,9601
1,9993,996001
x → 2f(x) → 4
Notasi: limx → 2 x² = 4. Slope garis singgung = turunan di titik itu.
(2,4)f(x)=x²

Tali busur → garis singgung saat h → 0

Definisi Formal Turunan (Limit Definisi)

f′(x) = limh → 0 f(x+h) - f(x)h

“Turunan f di titik x = limit rasio perubahan nilai fungsi terhadap perubahan input, ketika h → 0.” Di sini h adalah jarak horizontal antara dua titik pada kurva — saat h→0, tali busur menjadi garis singgung.

Contoh: f(x) = x² → f′(x) = ?
LangkahOperasi AljabarHasil
1f(x+h) = (x+h)² = x² + 2xh + h²x² + 2xh + h²
2[f(x+h) - f(x)] / h = [2xh + h²] / h(2xh + h²)/h
3Faktorkan h: h(2x+h)/h → coret h (h ≠ 0)2x + h
4Evaluasi limit h → 0: suku +h hilangf′(x) = 2x
Pada x=3: f′(3) = 2(3) = 6 — slope garis singgung di titik (3,9) adalah 6.

Coba Sendiri: Kecilkan h, Saksikan Tali Busur Jadi Garis Singgung

Geser nilai h mendekati nol dan amati garis tali busur yang menghubungkan dua titik pada kurva berubah menjadi garis singgung.

Notasi: dy/dx vs f′(x) vs Df(x)

Tiga cara menulis turunan — semuanya berarti sama:

NotasiDibacaPenemuDipakai di
f′(x)“f prima x”Lagrange (Perancis-Italia)Kalkulus umum, fungsi satu variabel
dy/dx“dee-y dee-x”LeibnizEkonomi, fisika, teknik — paling sering dipakai
Df(x)“D dari f x”Euler/CauchyMatematika formal
Contoh: jika y = 3x², maka f′(x) = dy/dx = Df = 6x. Di soal bisnis/ekonomi, notasi dy/dx paling sering dipakai karena jelas menunjukkan “turunan y terhadap x”. dy = perubahan kecil pada y; dx = perubahan kecil pada x.
BLOK 2 DARI 4
Enam Aturan Diferensiasi
Alat: aturan-aturan ini menggantikan perhitungan limit setiap saat
1Power 2Constant 3Sum/Diff 4Product 5Quotient 6Chain +Exp/Log

Power Rule dan Constant Rule

ATURAN 1 — POWER RULE
Jika f(x) = xⁿ, maka f′(x) = n · xⁿ⁻¹
  • f(x) = x⁴ → f′(x) = 4x³
  • f(x) = x0,5 → f′(x) = 0,5/√(x)
ATURAN 2 — CONSTANT RULE
Jika f(x) = c, maka f′(x) = 0
  • f(x) = 7 → f′(x) = 0
  • Logika: konstanta tidak berubah → laju perubahan = nol.
Bonus — Constant × Function: jika f(x) = c · g(x), maka f′(x) = c · g′(x).
Contoh: f(x) = 5x³ → f′(x) = 5 · 3x² = 15x²

Sum/Difference Rule dan Product Rule

ATURAN 3 — SUM/DIFFERENCE RULE
[f(x) ± g(x)]′ = f′(x) ± g′(x)

Contoh: h(x) = 3x² + 5x - 7

→ h′(x) = 6x + 5 - 0 = 6x + 5

ATURAN 4 — PRODUCT RULE
[f · g]′ = f′ · g + f · g′

h(x) = (2x+1)(x³): f=2x+1, f′=2; g=x³, g′=3x²

→ 2 · x³ + (2x+1) · 3x² = 8x³ + 3x²

⚠️ Peringatan: Product Rule BUKAN (fg)′ = f′·g′ — ini kesalahan paling umum! Ingat mnemonik: “prime-second plus first-prime-second”.

Quotient Rule dan Chain Rule

ATURAN 5 — QUOTIENT RULE
[f/g]′ = f′ · g - f · g′

h(x) = 3x²/(x+1): f=3x², f′=6x; g=x+1, g′=1

→ [6x(x+1) - 3x²] / (x+1)² = (3x²+6x)/(x+1)²

Mnemonik: “bawah×atas′ − atas×bawah′, dibagi bawah²”

ATURAN 6 — CHAIN RULE
dy/dx = f′(g(x)) · g′(x)

y = (2x+3)⁵: u=2x+3, y=u⁵

→ 5u⁴ · 2 = 10(2x+3)⁴

Mnemonik: “turunkan luar, biarkan dalam → kalikan turunan dalam”

Chain Rule (aturan rantai) = untuk fungsi komposit/berlapis. Lihat “fungsi di dalam fungsi” → gunakan Chain Rule.

Turunan Fungsi Eksponensial dan Logaritma

EKSPONENSIAL
ddx[eˣ] = eˣ ddx[ef(x)] = ef(x) · f′(x) ddx[aˣ] = aˣ · ln(a)

Contoh: y = e³ˣ → dy/dx = e³ˣ · 3 = 3e³ˣ

LOGARITMA ALAMI (ln)
ddx[ln(x)] = 1x ddx[ln(f(x))] = f′(x)f(x)

Contoh: y = ln(2x²+1) → dy/dx = 4x/(2x²+1)

Istimewa: e (bilangan Euler ≈ 2,718 — basis logaritma alami) adalah satu-satunya fungsi yang turunannya sama dengan dirinya sendiri. ln = logaritma alami (basis e). Keduanya muncul di model pertumbuhan, bunga majemuk kontinu, dan regresi log-linear.

Hitung dari Nol — Enam Aturan Sekaligus (HDN-1)

Konteks: fungsi biaya total TC(Q) = 0,01Q³ - 0,6Q² + 15Q + 100. Turunkan MC (Marginal Cost — biaya marjinal: perubahan biaya total per tambahan satu unit output Q).

LangkahPerhitunganNilai
1Suku 0,01Q³ → Power Rule: 3 × 0,01 × Q³⁻¹0,03Q²
2Suku -0,6Q² → Power Rule: 2 × (-0,6) × Q²⁻¹-1,2Q
3Suku 15Q → Power Rule: 1 × 15 × Q¹⁻¹15
4Suku 100 → Constant Rule: turunan konstanta = 00
5Sum Rule: jumlahkan semua sukuMC = 0,03Q² - 1,2Q + 15
Cek pada Q=10: MC = 0,03(100) − 1,2(10) + 15 = 3 − 12 + 15 = 6.
Memproduksi unit ke-10 membutuhkan tambahan biaya Rp 6 (ribu). Fungsi TC ini dipakai sepanjang pertemuan hari ini.
BLOK 3 DARI 4
Optimisasi:
Maksimum dan Minimum
Turunan sebagai kompas: mencari puncak dan lembah kurva
1Turunan pertama (naik/turun) 2Turunan kedua (cekung) 3Prosedur uji max/min 4Cobb-Douglas

Turunan Pertama dan Kedua — Maknanya

f′(x) — Mengukur Arah
  • f′(x) > 0 → fungsi naik (increasing)
  • f′(x) < 0 → fungsi turun (decreasing)
  • f′(x) = 0 → titik kritis (critical point) — calon max atau min
f″(x) — Mengukur Kelengkungan
  • f″(x) > 0 → cekung ke atas (concave up) → MINIMUM
  • f″(x) < 0 → cekung ke bawah (concave down) → MAKSIMUM
  • f″(x) = 0 → titik belok (inflection point)
MAXf″<0MINf″>0Kubah terbalikMangkuk
Analogi: f′(x) = gas/rem mobil — arah. f″(x) = setir — belok kanan (cekung atas, MIN) atau belok kiri (cekung bawah, MAX).

Prosedur Uji Maksimum dan Minimum

Empat langkah baku untuk setiap soal optimisasi:

LangkahTindakanHasil
1Tentukan domain f(x) (misal: Q ≥ 0)Batasan variabel
2Hitung f′(x), set f′(x) = 0 → selesaikan x*Titik kritis x*
3Hitung f″(x), substitusi x*:
f″(x*) < 0 → MAKSIMUM | f″(x*) > 0 → MINIMUM | f″(x*)=0 → uji lebih lanjut
Jenis titik kritis
4Hitung f(x*) untuk mendapatkan nilai max/minNilai optimal
⚠️ Langkah 3 wajib! Jangan lupa uji turunan kedua — sinyal f′=0 saja belum cukup untuk menyimpulkan maksimum atau minimum.

Turunan Parsial: Ketika Fungsi Punya Dua Input

Analogi Sawah — Ceteris Paribus

Hasil panen padi bergantung pada: jumlah traktor K (modal) DAN jumlah buruh L (tenaga kerja).

Pertanyaan: jika hanya buruh yang ditambah — traktor dibekukan — panen naik berapa?

→ Itulah ∂Q/∂L: turunkan Q terhadap L, anggap K konstan. Ceteris paribus (Latin — “hal lain tetap sama”).

NotasiDibacaArtinya
d/dx“dee terhadap x”Fungsi satu variabel
∂/∂x“del terhadap x”Fungsi dua+ variabel; lainnya konstan
f(K,L) = K · L² ∂ f∂ L = K · 2L (K konstan) ∂ f∂ K = L² (L konstan)

Hitung dari Nol — Fungsi Produksi Cobb-Douglas (HDN-2)

Konteks ilustrasi: Q = 10K0,5 · L0,5 (fungsi produksi padi di Kabupaten Demak). K = modal (traktor, dll.), L = tenaga kerja. Hitung MPL dan MPK pada K=4, L=9.

LangkahPerhitunganNilai
1MPL = ∂ Q/∂ L = 10K0,5 · (0,5)L0,5-15K0,5/L0,5
2MPK = ∂ Q/∂ K = (0,5) · 10K0,5-1 · L0,55L0,5/K0,5
3MPL pada K=4, L=9: 5 · (40,5)/(90,5) = 5 · 2/3MPL = 10/3 ≈ 3,33
4MPK pada K=4, L=9: 5 · (90,5)/(40,5) = 5 · 3/2MPK = 7,5
5Interpretasi MPL=3,33+1 unit buruh → +3,33 kwintal padi
6Interpretasi MPK=7,5+1 unit traktor → +7,5 kwintal padi
Kesimpulan: pada K=4, L=9 → MPK (7,5) > MPL (3,33). Modal lebih produktif secara marjinal. Cobb-Douglas = bentuk fungsi Q=AKα · Lβ, sangat umum dalam ekonomi produksi. Verifikasi Q = 10 · 2 · 3 = 60 unit.

Coba Sendiri: Fungsi Produksi — TP, MP, AP dan Hukum Hasil Menurun

Geser input modal atau tenaga kerja pada fungsi produksi Cobb-Douglas dan amati turunan parsialnya — produk marjinal (MP) dan produk rata-rata (AP) — yang menjelaskan kapan penambahan input berhenti menguntungkan.

BLOK 4 DARI 4
Aplikasi Bisnis:
Analisis Marjinal
Dari rumus abstrak ke keputusan manajerial nyata
1MC = dTC/dQ 2MR = dTR/dQ 3Profit max: MR=MC 4Elastisitas titik
MCMRQ*

Biaya Marjinal MC = dTC/dQ

MC = dTCdQ    “Perubahan biaya total per tambahan satu unit Q”
KonsepRumusArti
TC (Total Cost)Fungsi biaya totalTotal biaya pada Q unit
AC (Average Cost — biaya rata-rata)TC/QBiaya per unit rata-rata
MC (Marginal Cost)dTC/dQBiaya tambahan unit terakhir
Contoh: TC = 0,01Q³ - 0,6Q² + 15Q + 100 → MC = 0,03Q² - 1,2Q + 15.
Pada Q=20: MC = 0,03(400) - 1,2(20) + 15 = 12 - 24 + 15 = 3 (Rp 3.000/unit).
MC ≠ AC. Keputusan berapa banyak produksi ditentukan oleh MC, bukan AC.

Penerimaan Marjinal MR = dTR/dQ

MR = dTRdQ    TR (Total Revenue) = P × Q

Fungsi permintaan P = 20 - 0,05Q → TR = (20 - 0,05Q) · Q = 20Q - 0,05Q² → MR = 20 - 0,1Q

QTRMR = 20 − 0,1Q
0020
5087515
1001.50010
2002.0000 ← TR maksimum
Saat MR = 0, TR maksimum. Saat MR < 0, menambah unit justru menurunkan total penerimaan. MR (Marginal Revenue — penerimaan marjinal) = turunan TR terhadap Q.

Coba Sendiri: Cari Titik MR = MC untuk Laba Maksimum

Geser kuantitas produksi Q dan amati kurva MR dan MC — temukan sendiri titik potongnya sebagai syarat laba maksimum.

Buka widget MR=MC di tab baru →  •  Bacaan pendukung: CVP-BEP interaktif  •  Pendalaman terkait: central limit theorem (limit) & functional forms.

Hitung dari Nol — Profit Maximization Indofood (HDN-3)

Ilustrasi pendidikan (bukan data resmi Indofood): TC = 0,01Q³ - 0,6Q² + 15Q + 100; TR = 20Q - 0,05Q² (ribu rupiah/ton). π = TR - TC.

LangkahPerhitunganNilai
1 — Turunkan MCdTC/dQ = 3(0,01)Q² + 2(-0,6)Q + 15MC = 0,03Q² - 1,2Q + 15
2 — Turunkan MRdTR/dQ = 20 - 2(0,05)QMR = 20 - 0,1Q
3 — Set MR=MC20 - 0,1Q = 0,03Q² - 1,2Q + 153Q² - 110Q - 500 = 0
4 — Rumus abcQ = [110 ± √(110² + 4 · 3 · 500)] / 6 = [110 ± 134,5] / 6Q* ≈ 41 ton
5 — Uji f″(π)π″(Q) = MR′ − MC′ = −0,1 − (0,06·41 − 1,2) = −1,36−1,36 < 0 ✓ MAKSIMUM
6 — Hitung π*TR(41)=735,95; TC(41)=395,61; π=TR−TCπ* ≈ Rp 340,34 ribu/ton

Catatan: Q*=40,756 dibulatkan ke 41 ton. π eksak pada Q*=40,756 adalah Rp 340,38 ribu/ton. π (pi) = simbol profit dalam matematika ekonomi.

Studi Kasus MC dan MR — Mayora Indah (MYOR)

Ilustrasi pendidikan — Mayora Indah Tbk (kode MYOR di BEI — Bursa Efek Indonesia). TC(Q) = 2Q² + 10Q + 200 (juta Rp / juta unit); P(Q) = 50 - Q; TR = 50Q - Q².

VariabelRumusNilai di Q=10
MCdTC/dQ = 4Q + 104(10)+10 = 50
MRdTR/dQ = 50 − 2Q50−20 = 30
SelisihMR − MC30 − 50 = −20
SinyalMR < MC→ Kurangi produksi; Q=10 bukan optimal

Temukan Q*: MR=MC → 50−2Q = 4Q+10 → 6Q=40 → Q* = 6,67 juta unit. Verifikasi: MR=MC=36,67.

⚠️ MR=MC ≠ selalu profit positif. Pada kasus ini, π(Q*=6,67) = −66,67 (RUGI). MR=MC hanya menentukan titik profit-maksimum atau rugi-minimum. Selalu periksa π = TR − TC setelah menemukan Q*.

Elastisitas Permintaan Titik — Ed

Ed = dQdP · PQ

“Persentase perubahan kuantitas diminta dibagi persentase perubahan harga.” Ed biasanya negatif (hukum permintaan); konvensi memakai |Ed|.

|Ed|KategoriMakna
> 1ElastisKonsumen sensitif: naik harga sedikit → permintaan turun banyak
= 1Elastis uniterPerubahan harga dan kuantitas proporsional
< 1InelastisKonsumen tidak sensitif: naik harga → permintaan turun kecil
PENGAYAAN (Ekonomi Manajerial) — hubungan MR–Ed
MR = P · [1 + (1/Ed)]. Contoh: Ed=−0,5; P=10 → MR=10·[1−2]=−10. Saat permintaan inelastis, menambah penjualan justru menurunkan TR. Materi ini pandangan ke depan; fokus pertemuan ini = rumus Ed di atas.

Elastisitas Harga Bensin — Ilustrasi Pertamina

Konteks ilustrasi akademis: Q = 500 − 20P (juta liter/hari; P dalam ribu rupiah/liter). Harga saat ini P₀ = 12 (mendekati harga Pertamax komersial 2024). Q₀ = 500 − 20(12) = 260 juta liter/hari.

LangkahPerhitunganNilai
1dQ/dP = turunan fungsi permintaandQ/dP = −20
2Ed = (dQ/dP) · (P₀/Q₀) = (−20) · (12/260)−20 × 0,0462
3Ed =−0,923
4|Ed| = 0,923 < 1→ Permintaan inelastis
Bisnis: Kenaikan harga 10% → permintaan turun ≈ 9,2% → TR Pertamina naik (karena permintaan inelastis).
Kebijakan: Konsumen tidak punya banyak pilihan → beban meningkat → Kementerian ESDM / BPH Migas perlu mengkaji subsidi terarah. OJK mengawasi sektor jasa keuangan, bukan harga BBM.

Coba Sendiri: Elastisitas Permintaan — Aplikasi Langsung Turunan

Elastisitas titik Ed = (dQ/dP) · (P/Q) memakai turunan langsung. Geser titik sepanjang kurva permintaan dan lihat elastisitas berubah dari elastis ke inelastis.

Cheat Sheet — Delapan Aturan + Empat Aplikasi

A — Delapan Aturan Turunan
AturanRumus Ringkas
Power(xⁿ)′ = nxⁿ⁻¹
Constant(c)′ = 0
Sum/Diff(f±g)′ = f′±g′
Product(fg)′ = f′g + fg′
Quotient(f/g)′ = (f′g-fg′)/g²
Chain[f(g(x))]′ = f′(g(x)) · g′(x)
Eksponensial(eˣ)′=eˣ; (eᶠ)′=eᶠ · f′
Logaritma(ln x)′=1/x; (ln f)′=f′/f
B — Empat Aplikasi Bisnis
AplikasiRumusKondisi Optimal
MCdTC/dQMin AC saat MC=AC
MRdTR/dQTR max saat MR=0
Profit Maxπ = TR−TCMR=MC, f″(π)<0
ElastisitasEd=(dQ/dP)·(P/Q)|Ed|>1 elastis; <1 inelastis
Satu prinsip — turunan — menghasilkan empat alat manajerial. Foto slide ini sebagai referensi cepat.

Persiapan Pertemuan 14 & Tugas Mandiri

Pertemuan 14 — Minggu 15 (Terakhir)
  • Integral (Anti-Diferensial) — operasi kebalikan turunan
  • Total Revenue dari MR; Total Cost dari MC
  • Consumer & Producer Surplus (luas di bawah kurva)
  • Referensi: Haeussler, Paul & Wood (2018), Ch. 14.1

Integral = simbol ∫ — anti-diferensial; mengukur akumulasi, bukan laju perubahan.

Tugas Mandiri Sebelum P14
  • Selesaikan semua soal Lampiran B (5 soal + 2 diskusi) — tipe soal UAS
  • Baca Haeussler, Paul & Wood (2018), Ch. 14.1 (pengantar integral)
  • (Opsional) Tonton: Khan Academy “Derivatives — Applications” (gratis)
“Turunan adalah bahasa kuantitatif keputusan bisnis. Setiap kali Anda dengar ‘marjinal’ dalam ekonomi — biaya marjinal, utilitas marjinal, produk marjinal — di baliknya ada turunan.”
Terima Kasih • SAMPAI PERTEMUAN 14