Modul Ajar Matematika Kelas 11 SMA: Transformasi Geometri (Bab 4)

Pembelajaran 4 transformasi geometri dasar (translasi pergeseran, refleksi pencerminan, rotasi perputaran sudut $\alpha$, dilatasi perbesaran faktor skala $k$), representasi matriks transformasi, dan komposisi dua transformasi berturutan.

Capaian dan tujuan pembelajaran

  • Peserta didik mampu menganalisis konsep translasi, refleksi, rotasi, dan dilatasi pada bidang koordinat.
  • Peserta didik mampu merepresentasikan transformasi geometri ke dalam bentuk matriks.
  • Peserta didik mampu menentukan bayangan titik, garis, dan kurva akibat komposisi transformasi geometri.

Materi pokok & uraian konsep pembelajaran

Transformasi geometri mengkaji pemetaan posisi titik, garis, kurva, atau bangun geometri dari posisi awal $(x, y)$ menuju posisi bayangan $(x', y')$ pada bidang koordinat Cartesius. Konsep ini mendasari teknologi pemrosesan citra, desain CAD arsitektur, dan animasi grafis komputer.

Translasi menggeser objek sejauh vektor $T = \begin{pmatrix} a \\ b \end{pmatrix}$. Refleksi mencerminkan objek terhadap sumbu-X, sumbu-Y, garis $y = x$, garis $y = -x$, titik asal $O(0,0)$, atau garis sebarang $x = h$ dan $y = k$.

Rotasi memutar objek sebesar sudut $\theta$ terhadap pusat rotasi, sedangkan dilatasi mengubah ukuran objek dengan faktor skala $k$. Komposisi transformasi geometri dieksekusi secara elegan melalui perkalian matriks transformasi berurutan: $M = M_2 \times M_1$.

Peta subtopik bahasan

  • Translasi (Pergeseran Objek Geometri)

    Menentukan koordinat bayangan titik dan persamaan bayangan garis akibat pergeseran vektor $T(a,b)$.

  • Refleksi (Pencerminan terhadap Sumbu dan Garis)

    Menganalisis matriks refleksi terhadap sumbu koordinat dan garis $y = \pm x$.

  • Rotasi (Perputaran Sudut $\theta$) dan Dilatasi (Faktor Skala $k$)

    Menerapkan matriks rotasi $\begin{pmatrix} \cos\theta & -\sin\theta \\ \sin\theta & \cos\theta \end{pmatrix}$ dan dilatasi $[O, k]$.

  • Komposisi Transformasi Geometri dengan Matriks

    Menentukan bayangan kurva parabola atau lingkaran akibat dua transformasi berurutan.

Istilah kunci dan glosarium

Translasi
Transformasi geometri yang memindahkan semua titik pada bangun datar sepanjang garis lurus dengan jarak dan arah tertentu.
Refleksi
Transformasi yang memetakan setiap titik pada bangun datar dengan menggunakan sifat bayangan cermin datar.
Rotasi
Transformasi geometri yang memutar setiap titik pada bangun sebesar sudut $\alpha$ tertentu terhadap suatu titik pusat rotasi.
Dilatasi
Transformasi yang mengubah ukuran (memperbesar atau memperkecil) suatu bangun geometri tanpa mengubah bentuk aslinya.
Matriks Transformasi
Matriks persegi yang jika dikalikan dengan koordinat titik asal akan menghasilkan koordinat titik bayangan transformasi.

Instrumen asesmen formatif & contoh soal pembelajaran

5 butir instrumen soal pilihan ganda berbasis HOTS untuk mengukur pemahaman konsep pada bab ini. Dilengkapi kunci jawaban dan uraian pembahasan analitis.

Soal 1

Bayangan titik $P(3, -5)$ yang ditranslasikan oleh vektor $T = \begin{pmatrix} -2 \\ 4 \end{pmatrix}$ adalah...

  • A. $P'(1, -1)$
  • B. $P'(5, -9)$
  • C. $P'(-6, -20)$
  • D. $P'(1, -9)$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan A

Pembahasan: $x' = 3 + (-2) = 1$ dan $y' = -5 + 4 = -1$. Koordinat bayangan $= P'(1, -1)$.

Soal 2

Titik $A(-4, 7)$ direfleksikan terhadap garis $y = x$. Koordinat bayangan titik $A'$ adalah...

  • A. $A'(7, -4)$
  • B. $A'(-7, 4)$
  • C. $A'(4, -7)$
  • D. $A'(-4, -7)$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan A

Pembahasan: Refleksi terhadap garis $y = x$ menukar posisi koordinat: $(x, y) \rightarrow (y, x)$. Maka $(-4, 7) \rightarrow (7, -4)$.

Soal 3

Bayangan titik $B(6, 2)$ setelah dirotasikan sebesar $90^\circ$ berlawanan arah jarum jam terhadap pusat rotasi $O(0,0)$ adalah...

  • A. $B'(-2, 6)$
  • B. $B'(2, -6)$
  • C. $B'(-6, -2)$
  • D. $B'(2, 6)$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan A

Pembahasan: Rotasi $[O, 90^\circ]$ memetakan $(x, y) \rightarrow (-y, x)$. Maka $(6, 2) \rightarrow (-2, 6)$.

Soal 4

Bayangan garis $2x - 3y + 6 = 0$ setelah didilatasikan dengan faktor skala $k = 2$ terhadap pusat $O(0,0)$ adalah...

  • A. $2x - 3y + 12 = 0$
  • B. $4x - 6y + 6 = 0$
  • C. $2x - 3y + 3 = 0$
  • D. $x - 3y + 6 = 0$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan A

Pembahasan: Dilatasi $[O, 2] \rightarrow x' = 2x \rightarrow x = \frac{x'}{2}$ dan $y = \frac{y'}{2}$. Substitusi: $2(\frac{x'}{2}) - 3(\frac{y'}{2}) + 6 = 0 \rightarrow x' - \frac{3}{2}y' + 6 = 0 \rightarrow 2x - 3y + 12 = 0$.

Soal 5

Titik $C(2, 1)$ dicerminkan terhadap sumbu-X lalu dilanjutkan dengan rotasi $180^\circ$ terhadap $O(0,0)$. Koordinat akhir bayangan titik $C''$ adalah...

  • A. $C''(-2, 1)$
  • B. $C''(2, -1)$
  • C. $C''(-2, -1)$
  • D. $C''(1, 2)$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan A

Pembahasan: Cermin sumbu-X: $(2, 1) \rightarrow (2, -1)$. Rotasi $180^\circ$: $(x, y) \rightarrow (-x, -y) \rightarrow (-2, -(-1)) = (-2, 1)$.

Petunjuk penggunaan berkas

Setelah mengunduh berkas perangkat ajar, ikuti langkah berikut untuk menggunakannya secara optimal:

  1. Buka dokumen menggunakan Microsoft Word, Google Docs, atau LibreOffice.
  2. Sesuaikan identitas satuan pendidikan, nama guru pengampu, NIP, serta alokasi waktu kelas.
  3. Cetak instrumen asesmen atau bagikan lembar kerja (LKPD) kepada peserta didik.

Bahan ajar Matematika lainnya

  • Ayo Membilang sampai dengan 10

    Matematika SD Kelas 1 · Semester 1

  • Penjumlahan sampai dengan 10

    Matematika SD Kelas 1 · Semester 1

  • Pengurangan sampai dengan 10

    Matematika SD Kelas 1 · Semester 1