stdsquare²
🎓 Kelas
stdsquare / materi / slides / pertemuan-14
Tema
Japan
Arcade
Dark Retro
Font
‹ Daftar slide Pertemuan 14: Integral
Program Studi Manajemen • FEB UNDIP

Matematika Bisnis

Pertemuan 14 — Integral

Dari kurva biaya marginal ke total biaya, dari fungsi permintaan ke surplus konsumen — integral (operasi matematika yang menghitung akumulasi atau luas di bawah kurva) adalah alat untuk menjumlahkan perubahan yang tak terbatas.

RPS MINGGU 15 • SUB-CPMK 7 • DURASI 2 × 50 MENIT
∫MC dQ = TC

Tujuan Pembelajaran Hari Ini

Setelah pertemuan ini, Anda diharapkan mampu memahami sifat-sifat integral dan menerapkannya pada konteks bisnis (Sub-CPMK 7). Secara rinci:

CAPAIAN 1 — INTEGRAL TAK TENTU
∫f dQ
Memahami konsep anti-diferensial, aturan integrasi (power rule, konstanta, jumlah/selisih, eksponensial, logaritma), dan peran konstanta integrasi C.
CAPAIAN 2 — INTEGRAL TENTU
∫ₐᵇ
Menghitung ab f(x)dx menggunakan teorema dasar kalkulus; menghitung luas di bawah kurva.
CAPAIAN 3 — TC & TR
TC/TR
Menghitung total biaya dari MC (biaya marginal) dan total revenue dari MR (pendapatan marginal) menggunakan integral.
CAPAIAN 4 — CS & PS
CS/PS
Menghitung dan menginterpretasikan surplus konsumen (CS — manfaat konsumen di atas harga yang dibayar) dan surplus produsen (PS — penerimaan di atas biaya minimum).

Mengapa Produsen Batik Perlu Integral?

Bayangkan biaya marginal produksi batik Semarang naik seiring jumlah yang diproduksi. Bagaimana menghitung total biaya tanpa menjumlahkan satu per satu?

⚠ Masalah

MC (biaya marginal) diketahui sebagai fungsi:

MC = 3Q² − 4Q + 10

Total biaya untuk Q = 1 s.d. 20 tidak bisa dijumlahkan manual — ada tak terhingga titik di antara Q = 0 dan Q = 20.

✓ Solusi — Integral

Integrasikan MC:

TC = ∫(3Q²−4Q+10)dQ
= Q³ − 2Q² + 10Q + C

Tambahkan syarat awal (biaya tetap/FC), evaluasi di Q = 20 → jawaban tepat dalam satu langkah.

Ini persis yang dilakukan akuntan manajemen dan analis operasional — bedanya mereka menyebutnya "kalkulus biaya", bukan "integral".
Bagian 1 dari 4
Integral Tak Tentu
Anti-diferensial, aturan power rule, konstanta C, jumlah/selisih, eksponensial, logaritma.
Anti-diferensial Aturan Dasar Konstanta C

Integral = Anti-Diferensial

Jika d/dQ [F(Q)] = f(Q), maka ∫ f(Q) dQ = F(Q) + C.

↓ Diferensial (turun ke bawah)
F(Q) = Q³
f(Q) = 3Q²
↑ Integral (naik ke atas)
f(Q) = 3Q²
∫ 3Q² dQ = Q³ + C
Turunan (F′ = f)Integral (∫ f dQ = F + C)
d/dQ [Q²] = 2Q∫ 2Q dQ = Q² + C
d/dQ [5Q] = 5∫ 5 dQ = 5Q + C
d/dQ [eQ] = eQ∫ eQ dQ = eQ + C
Integral membalikkan turunan — tapi dengan tambahan konstanta C (konstanta integrasi — bilangan konstan yang "hilang" saat diturunkan, wajib dikembalikan saat diintegrasikan) yang tidak muncul saat diturunkan.

Konstanta Integrasi C — Tidak Boleh Dihilangkan

Turunan dari Q³ + 5, Q³ + 100, dan Q³ − 7 semuanya sama: 3Q².

d/dQ [Q³ + C] = 3Q²   (C = konstanta apapun)
Maka:  ∫ 3Q² dQ = Q³ + C
Tanpa Syarat Awal
C tidak diketahui → jawaban tetap "Q³ + C" (integral tak tentu).
Dengan Syarat Awal
Misal TC(0) = 500.000 → C = 500.000 (tertentu!). C adalah representasi matematis dari biaya tetap (FC).
Menghilangkan C di integral tak tentu = kesalahan prosedur. Nilai C ditentukan oleh kondisi nyata bisnis (biaya tetap, nilai awal persediaan, dll.).

Power Rule Integral — Aturan Pangkat

∫ xn dx = xn+1 / (n+1) + C,   n ≠ −1

Naikkan pangkat satu tingkat, bagi dengan pangkat barunya, tambah C.

Fungsi f(x)Integral ∫f(x)dx
x³/3 + C
x⁴x⁵/5 + C
x&sup0; = 1x + C
x¹ = xx²/2 + C
3Q²3 · Q³/3 + C = Q³ + C
PENGECUALIAN: n = −1, yaitu ∫ (1/x) dx ≠ x&sup0;/0 (tidak terdefinisi) → gunakan rumus logaritma (ln/logaritma natural): ∫ (1/x) dx = ln|x| + C

Tiga Aturan Tambahan Integral Tak Tentu

Aturan 1 — Konstanta Pengali
∫ k·f(x)dx = k·∫f(x)dx + C

Konstanta pengali (koefisien) boleh dikeluarkan dari tanda integral.

Contoh: ∫ 5x² dx = 5 · (x³/3) + C = 5x³/3 + C

Aturan 2 — Jumlah
∫[f+g]dx = ∫f dx + ∫g dx

Integral jumlah = jumlah integral.

Contoh: ∫(3Q²+5Q)dQ = Q³ + 5Q²/2 + C

Aturan 3 — Selisih
∫[f−g]dx = ∫f dx − ∫g dx

Integral selisih = selisih integral.

Contoh: ∫(3Q²−4Q+10)dQ = Q³−2Q²+10Q+C

Contoh Aturan 3 adalah fungsi MC konveksi batik kita — hafalkan hasilnya: Q³ − 2Q² + 10Q + C. Ini kunci seluruh Blok Aplikasi Bisnis hari ini.

Integral Fungsi Eksponensial dan Logaritma

Fungsi f(x)∫ f(x) dx
exex + C
eax  (a ≠ 0)(1/a) eax + C
1/x = x−1ln|x| + C
ax  (a > 0, a ≠ 1)ax / ln(a) + C
∫ e2x dx = (1/2)e2x + C
∫ (1/Q) dQ = ln|Q| + C
∫ 3ex dx = 3ex + C
Dalam bisnis, fungsi eksponensial muncul di model pertumbuhan (penjualan, populasi, bunga majemuk kontinu). Integral ex wajib diingat: e (bilangan Euler ≈ 2,718, basis logaritma natural) adalah satu-satunya fungsi yang turunan sekaligus integralnya adalah dirinya sendiri.

HDN-1: Total Biaya Konveksi Batik Semarang

Diketahui: MC = 3Q² − 4Q + 10 (ribuan Rp/unit); FC = 500 (ribuan Rp) = Rp 500.000. Hitung TC(20). Semua besaran dalam ribuan Rp.

LangkahPerhitunganNilai
1 — Integrasikan MCTC = ∫(3Q²−4Q+10)dQBentuk integral
2 — Power rule tiap sukuTC = 3Q³/3 − 4Q²/2 + 10Q + CDengan suku −4Q²/2
3 — Sederhanakan koefisienTC = Q³ − 2Q² + 10Q + C(ribuan Rp)
4 — Syarat awal TC(0) = 5000 − 0 + 0 + C = 500 → C = 500C = 500 (ribu Rp)
5 — Fungsi TC lengkapTC(Q) = Q³ − 2Q² + 10Q + 500(ribuan Rp)
6 — Hitung TC(20)8.000 − 800 + 200 + 5007.900 ribu Rp
Total biaya produksi 20 unit batik = Rp 7.900.000. Harga minimum per unit = Rp 7.900.000 / 20 = Rp 395.000 (break-even price). Verifikasi: dTC/dQ = 3Q² − 4Q + 10 = MC ✓
Bagian 2 dari 4
Integral Tentu
ab f(x)dx, teorema dasar kalkulus, luas di bawah kurva.
ab f(x)dx Teorema Dasar Luas Kurva

Integral Tentu — Notasi dan Definisi

ab f(x) dx
  • = tanda integral (jumlah kontinu, dari kata Latin "summa")
  • a = batas bawah integrasi
  • b = batas atas integrasi
  • f(x) = integrand (fungsi yang diintegrasikan)
  • dx = diferensial (variabel integrasi)
abLuas =∫ₐᵇ f(x)dxxy
Geometris: luas di bawah kurva f(x), x = a hingga x = b.
Ekonomis:020 MC(Q) dQ = total biaya variabel dari Q = 0 hingga Q = 20.

Teorema Dasar Kalkulus — Intuisi: Irisan Tipis

Bayangkan daerah di bawah kurva dipotong menjadi irisan persegi panjang tipis — masing-masing lebar ΔQ, tinggi f(Q). Semakin tipis irisan, semakin akurat hasilnya. Batas dari penjumlahan tak hingga irisan inilah integral tentu.

Q (output)f(Q)ΔQ
Teorema Dasar Kalkulus menyatakan bahwa penjumlahan tak hingga irisan tipis ini setara dengan F(b) − F(a) di mana F adalah anti-diferensial f.
CONTOH CEPAT: ∫13 2x dx
Anti-diferensial 2xF(x) = x²
Evaluasi di batas[x²]13 = 3² − 1²
Hasil9 − 1 = 8
Integral tentu menghasilkan bilangan, bukan fungsi. F(b) − F(a) — tidak perlu menjumlahkan ribuan irisan secara manual.

Aturan +C: Perbedaan Kritis Tak Tentu vs Tentu

ab f(x) dx = [F(x)]ab = F(b) − F(a)

PROSEDUR 4 LANGKAH:

  1. Cari anti-diferensial F(x) dari f(x) — jangan tulis +C di integral tentu.
  2. Evaluasi F di batas atas: F(b).
  3. Evaluasi F di batas bawah: F(a).
  4. Kurangi: F(b) − F(a). Hasilnya adalah bilangan.
Integral TAK TENTUIntegral TENTU
Hasilfungsibilangan
Aturan +C+C WAJIB ditulisC saling hapus → JANGAN tulis +C
Contoh∫ 2x dx = x² + C13 2x dx = [x²]13 = 8
Mengapa C hilang? [F(x)+C]ab = F(b)+C − F(a)−C = F(b)−F(a). C saling menghapus → di integral tentu, tulis F(x) tanpa +C.

Luas di Bawah Kurva — Interpretasi Geometris

Kasus A — f(x) ≥ 0
Luas > 0

ab f dx = positif

Kasus B — f(x) ≤ 0
Luas (|∫|)

∫ negatif → luas geometris = |∫|

Kasus C — Campuran

Pecah di titik persilangan sumbu-x, jumlahkan nilai mutlak.

Dalam konteks ekonomi/bisnis: f(Q) hampir selalu ≥ 0 (harga, biaya, kuantitas selalu positif). Kalau hasil integral negatif padahal fungsinya positif, cek aritmetika Anda.
InterpretasiIntegral
Total biaya variabel0Q MC(q) dq
Total revenue (TR)0Q MR(q) dq
Surplus konsumen (CS)0Q* [PD(q) − P*] dq
Surplus produsen (PS)0Q* [P* − PS(q)] dq

Coba Sendiri: Geser Batas Integral, Lihat Luas Berubah

Ubah batas bawah dan atas integral pada kurva permintaan/penawaran, lalu amati luas surplus konsumen dan produsen bereaksi.

HDN-2: Surplus Konsumen Pasar Beras Bulog

Diketahui: Fungsi permintaan P = 100 − 2Q (ribuan Rp/kg); harga pasar P* = 60 (ribu Rp/kg). Hitung CS. Bulog = Badan Urusan Logistik, BUMN pengelola beras Indonesia.

LangkahPerhitunganNilai
1 — Cari Q* dari P* = 100 − 2Q60 = 100 − 2Q → 2Q = 40Q* = 20
2 — Rumus CSCS = ∫020 [PD(Q) − P*] dQBentuk integral
3 — Substitusi integrand020 [(100−2Q) − 60] dQ= ∫020(40−2Q)dQ
4 — Anti-diferensialF(Q) = 40Q − Q²(tanpa +C)
5 — Evaluasi F(20)40(20) − (20)² = 800 − 400F(20) = 400
6 — Evaluasi F(0)40(0) − (0)² = 0F(0) = 0
7 — InterpretasiCS = 400 − 0 = 400 (ribu Rp)Rp 400.000 total
CS = Rp 400.000 total agregat untuk seluruh 20 kg. Verifikasi geometris (segitiga): ½ × 40 × 20 = 400 ✓. Program subsidi Bulog/BPNT secara efektif membesarkan CS ini.
Bagian 3 dari 4
Aplikasi Bisnis Integral
Total biaya dari MC, total revenue dari MR, surplus konsumen, surplus produsen, estimasi pendapatan pajak daerah.
TC TR CS PS

Menghitung TC dari MC — Prosedur Umum

Fungsi biaya total = anti-diferensial dari biaya marginal + biaya tetap.

TC(Q) = ∫ MC dQ + FC
LangkahTindakan
1Tulis MC = f(Q) yang diketahui
2Integrasikan: TC = ∫ MC dQ + C
3Gunakan syarat awal TC(0) = FC (biaya tetap/fixed cost) untuk mencari C
4Tulis fungsi TC lengkap
5Substitusikan Q yang ditanya → TC
TVC (total variable cost — total biaya variabel) = ∫0Q MC(q) dq — integral tentu tanpa FC.
FC (fixed cost — biaya tetap) muncul sebagai nilai C dalam anti-diferensial. Jangan lewatkan langkah 3!

Total Revenue dari MR — Prinsip yang Sama

Jika MR (marginal revenue — pendapatan marginal) diketahui sebagai fungsi Q, maka TR (total revenue — total pendapatan) = ∫ MR dQ, dengan syarat TR(0) = 0 karena tidak ada pendapatan jika tidak ada yang dijual.

TR(Q) = ∫ MR(Q) dQ,   TR(0) = 0 → C = 0
Contoh: MR = 50 − 4Q (ribuan Rp/unit)
TR = ∫(50−4Q)dQ = 50Q − 2Q² + C → C = 0 → TR(Q) = 50Q − 2Q²
TR(10) = 50(10) − 2(100) = 500 − 200 = 300 (ribu Rp)
QMRTR via ∫Check dTR/dQ
050050 ✓
53020030 ✓
101030010 ✓
Verifikasi: turunkan TR → dTR/dQ = 50 − 4Q = MR ✓ Selalu lakukan verifikasi ini setelah menghitung TR dari MR.

Surplus Konsumen (CS) — Manfaat Bagi Pembeli

Definisi: CS (consumer surplus — surplus konsumen) adalah manfaat total yang diterima konsumen karena membayar harga pasar P* yang lebih rendah daripada harga tertinggi yang bersedia mereka bayar.

CS = ∫0Q* [PD(Q) − P*] dQ
  • PD(Q) — fungsi permintaan (harga bersedia dibayar)
  • P* — harga pasar aktual (harga keseimbangan)
  • Q* — kuantitas keseimbangan dari PD(Q*) = P*
Relevansi Indonesia: HET (Harga Eceran Tertinggi — batas harga maksimum pemerintah) beras Bulog, tarif listrik subsidi PLN, KUR (Kredit Usaha Rakyat — pinjaman bersubsidi UMKM) — semua menciptakan CS bagi penerima manfaat.
PQP*Q*CS(Area Biru)Kurva D

Surplus Produsen (PS) — Manfaat Bagi Penjual

Definisi: PS (producer surplus — surplus produsen) adalah keuntungan total yang diterima produsen karena menjual di harga pasar P* yang lebih tinggi daripada harga minimum yang bersedia mereka terima.

PS = ∫0Q* [P* − PS(Q)] dQ

Contoh: PS = 20 + 3Q, P* = 80 → Q* = (80−20)/3 = 20
PS = ∫020(60−3Q)dQ = [60Q−1,5Q²]020 = 1.200−600 = 600

CSPS
PihakKonsumenProdusen
Rumus∫(PD−P*)dQ∫(P*−PS)dQ
Area grafikDi bawah D, atas P*Di atas S, bawah P*
PQP*Q*PSKurva SKurva D
Total kesejahteraan sosial = CS + PS. Maksimalisasi CS + PS adalah tujuan ekonomi pasar yang efisien.

Studi Kasus: Estimasi Total Penerimaan Pajak Daerah

Konteks: Pemkot Semarang memproyeksikan marginal tax revenue (penerimaan pajak marginal) dari sektor UMKM: MRpajak = 200 − 0,5Q (juta Rp/tahun, Q = tahun ke-Q dari program). Berapa total penerimaan dari tahun ke-1 hingga tahun ke-10?

LangkahPerhitunganNilai
1 — Batas: a = 1, b = 10110 (200 − 0,5Q) dQBentuk integral tentu
2 — Anti-diferensialF(Q) = 200Q − 0,25Q²(tanpa +C)
3 — F(10)200(10) − 0,25(100) = 2.000 − 251.975
4 — F(1)200(1) − 0,25(1) = 200 − 0,25199,75
5 — Total1.975 − 199,751.775,25 juta Rp
Total penerimaan pajak UMKM Kota Semarang tahun 1–10 ≈ Rp 1,775 miliar. Catatan: angka MRpajak adalah ilustrasi akademis, bukan data resmi APBD (Anggaran Pendapatan dan Belanja Daerah).

Lima Jebakan Paling Sering dalam Integral

△ Jebakan 1
Lupa +C di integral tak tentu.
∫ 3Q² dQ = Q³  ✗   (benar: Q³ + C)
△ Jebakan 2
Keliru power rule untuk n = −1.
∫ (1/x) dx ≠ x&sup0;/0 (undefined!)
Benar: ln|x| + C
△ Jebakan 3
Menulis +C di integral tentu.
[40Q−Q²+C]020  ✗
C saling hapus — tulis tanpa +C.
△ Jebakan 4
Salah arah pengurangan batas.
Benar: F(b) − F(a), bukan F(a) − F(b).
Terbalik → tanda salah.
△ Jebakan 5
Mengira CS = laba perusahaan. CS adalah manfaat konsumen — nilai yang "tersisa" di tangan pembeli, bukan penerimaan atau laba perusahaan. CS bukan milik produsen.

Sifat-Sifat Integral Tentu — Ringkasan

SifatFormulaMakna
Pembalikan batasab f dx = −∫ba f dxBalik batas → balik tanda
Batas samaaa f dx = 0Tidak ada interval → luas nol
Linieritas∫[αf + βg]dx = α∫f + β∫gIntegral bersifat linier (dapat dipecah)
Aditifab f = ∫ac f + ∫cb fBoleh dipecah di titik c mana pun
Konstanta pengaliab k·f dx = k · ∫ab f dxKonstanta boleh keluar dari tanda integral
Sifat Aditif: kalau fungsi punya bagian di atas dan di bawah sumbu-x, pecah integral di titik perpotongan dengan sumbu-x, hitung masing-masing, lalu jumlahkan nilai mutlaknya untuk mendapat total luas.
Linieritas (sifat matematis di mana kombinasi linier dapat diurai: ∫(af+bg) = a∫f + b∫g) memungkinkan integrasi polinomial suku demi suku.

Cheat Sheet Integral — Ringkasan Satu Layar

Aturan Dasar — Integral Tak Tentu

f(x)∫ f(x) dx
xn (n ≠ −1)xn+1/(n+1) + C
k (konstanta)kx + C
exex + C
eax(1/a)eax + C
1/xln|x| + C
k·f(x)k · ∫f(x) dx
f(x) ± g(x)∫f dx ± ∫g dx
ab f(x) dx = F(b) − F(a)

Aplikasi Bisnis

AplikasiRumus
TC∫ MC dQ + FC
TR∫ MR dQ  (TR(0)=0)
CS0Q*[PD−P*]dQ
PS0Q*[P*−PS]dQ
Semua rumus bisnis = satu prinsip: integrasikan fungsi marginal/harga di interval relevan, tambahkan syarat awal bila perlu.

Latihan Kelas — Dua Soal Cepat (10 Menit)

Soal 1 — Integral Tak Tentu (5 menit)

Hitung:

∫ (6Q² − 8Q + 3) dQ
Petunjuk: power rule suku demi suku, jangan lupa +C di akhir.
Soal 2 — Surplus Konsumen (5 menit)

Fungsi permintaan: P = 80 − 3Q. Harga pasar P* = 50.

  • (a) Cari Q*.
  • (b) Hitung CS = ∫0Q* (PD − P*) dQ.
Petunjuk: 80 − 3Q* = 50 → cari Q*, lalu integrasikan (30 − 3Q).
Kerjakan di kertas, tulis setiap langkah, jangan lewatkan +C di Soal 1. Waktu 10 menit, lalu kita bahas bersama. Satu perwakilan dari barisan depan dan satu dari barisan belakang akan menulis jawaban di papan tulis.

Penutup — Matematika Bisnis Pertemuan 14

Anda telah menyelesaikan seluruh perjalanan Matematika Bisnis. Integral adalah penutup yang sempurna: ia membalik diferensial, mengakumulasikan perubahan, dan mengukur manfaat ekonomi.

Yang Sudah Dicapai Hari Ini
  • Anti-diferensial & aturan integrasi dasar
  • Konstanta C & syarat awal
  • Integral tentu & teorema dasar kalkulus
  • TC dari MC, TR dari MR
  • Surplus konsumen & surplus produsen
Integrasi ke Perencanaan Bisnis

Integral bukan hanya soal matematika — ia muncul di:

  • Penetapan harga minimum (TC/TR)
  • Evaluasi kebijakan subsidi (CS)
  • Analisis kesejahteraan pasar (CS + PS)
  • Proyeksi fiskal pemerintah daerah
Sub-CPMK 7 selesai. Selamat — Anda telah menuntaskan Matematika Bisnis S1 Manajemen FEB UNDIP.
Referensi: Haeussler, Paul & Wood (2018) Bab 14–15; Dumairy (1985) Bab 10; Chiang & Wainwright (2005) Ch. 14; Sydsæter et al. (2016) Ch. 9. PPh 22%, PPN 11% efektif (PMK 131/2024), dividen 10% = ilustrasi historis. Angka kasus bisnis = ilustrasi akademis.