Grup - Matematika Simetri #NulisRandom2015
Aslinya untuk 4 Juni 2015, namun baru bisa diposting 5 Juni 2015 pukul 00.04 -_-
Kali ini, topik #NulisRandom2015 saya tidak terlalu random, jadi saya akan sedikit mengurangi kata-kata yang tidak baku di sini :]. Sebelum berkenalan dengan sesosok makhluk bernama grup, mari perhatikan gambar berikut.
Sejak SD, kita sudah mengenal adanya simetri lipat dan putar, misalnya pada kasus ini, segitiga sama sisi. Bahkan konon katanya, sebenarnya manusia sejak bayi sudah memiliki intuisi tentang adanya simetri.
Dari gambar, terlihat bahwa sebuah segitiga sama sisi memiliki 3 simetri lipat (pencerminan) dan 3 simetri putar (putaran). Perhatikan bila kita mencerminkan atau memutar segitiga sama sisi sesuai simetrinya, lalu kita melakukan pencerminan atau putaran lain, kita masih akan mendapatkan segitiga sama sisi. Perhatikan pula bahwa setiap pencerminan atau putaran yang kita lakukan (masih sesuai simetri), kita selalu bisa melakukan pencerminan atau putaran lain sehingga posisi segitiga kembali seperti semula. Dari sinilah, konsep tentang grup muncul.
Definisi. Diberikan sebuah himpunan tak kosong G dan sebuah operasi biner *. G disebut grup apabila G memenuhi sifat-sifat berikut:
(Sifat Tertutup) Jika dua sebarang elemen di G dioperasikan, maka hasilnya akan tetap anggota G.
(āa,bāG) a*bāG.
(Sifat Asosiatif) Jika hasil operasi dari dua sebarang elemen di G, misalkan a dan b dioperasikan dengan sebarang elemen lain di G, misalkan c, maka hasil operasinya akan sama dengan a dioperasikan dengan hasil operasi b dan c.
(āa,b,cāG) Ā (a*b)*c = a*(b*c).
(Sifat Keberadaan Elemen Identitas) Terdapat sebuah elemen di G yang disebut elemen identitas di G (biasanya dinotasikan dengan e, tidak ada hubungannya dengan bilangan Euler) di mana operasi elemen tersebut terhadap sebarang elemen di G selalu menghasilkan elemen itu sendiri.
(āeāG)(āaāG) Ā a*e=e*a=a.
(Sifat Keberadaan Invers) Setiap elemen di G, misalkan a, memiliki elemen yang disebut invers dari a (dinotasikan dengan a^(-1)) di mana operasi elemen tersebut dengan inversnya akan menghasilkan elemen identitas di G.
(āaāG)(āa^(-1)āG) Ā a*a^(-1)=a^(-1)*a=e.
(Pahami dulu yaa, karena bagian definisi ini kata-katanya sedikit agak cukup abstrak :] )
Kembali ke simetri segitiga tadi. Mari kita cek apakah simetri dari segitiga tadi adalah grup.
Misalkan kita namakan himpunan yang berisi simetri-simetri dari segitiga sama sisi dengan S3. Di sini, kita juga definisikan operasinya adalah komposisi dari āperlakuan-perlakuanā (pencerminan dan putaran) yang akan kita kerjakan pada segitiga tersebut. Sudah kita singgung di awal, bahwa hasil komposisi dari pencerminan dan putaran yang kita lakukan tetap akan menghasilkan segitiga sama sisi ā dengan kata lain, hasil operasinya akan tetap menjadi anggota S3. Artinya, S3 sudah memiliki sifat yang pertama.
Kemudian, perhatikan salah satu elemen pada S3 (pada gambar terletak pada pojok kanan bawah) yaitu putaran sejauh 360 derajat. Elemen ini merupakan elemen identitas, karena apapun perlakuan yang kita kerjakan pada segitiga tersebut, putaran sejauh 360 derajat tidak mengubah apa-apa. Jadi, sifat ketiga sudah kita pegang.
Selanjutnya, perhatikan simetri-simetri lipat (pencerminan) dari segitiga tersebut. Bila kita melakukan pencerminan pada segitiga tersebut, lalu melakukannya lagi, maka segitiga tersebut akan kembali ke posisi semula, yaitu elemen identitas. Sedangkan pada simetri-simetri putarnya, bila kita melakukan putaran pada segitiga tersebut, lalu melakukannya dua kali lagi, maka segitiga tersebut akan kembali ke kondisi semula. Perlakuan yang kita lakukan untuk mengembalikan posisi segitiga semula inilah yang merupakan invers dari perlakuan awal tadi. Jadi, sifat keempat sudah kita pegang.
Tinggal tersisa sifat kedua, yaitu sifat asosiatif. Bisa kalian cek sendiri bahwa komposisi perlakuan-perlakuan pada segitiga akan memenuhi sifat ini. Jadi, terbukti bahwa S3 merupakan grup terhadap komposisi.
Lalu, adakah aplikasi lain dari grup?
Banyak sekali unsur-unsur di sekitar kita yang merupakan grup. Contoh yang kita berikan di awal tadi hanyalah salah satu grup saja. Contoh lainnya, misal himpunan bilangan bulat ⤠terhadap operasi penjumlahan (coba buktikan bahwa himpunan tersebut adalah grup :] ). Selain itu, ada salah satu contoh konkrit lagi yang sebenarnya pernah saya singgung di postingan #NulisRandom2015 sebelumnya: Kubus Rubik :D
Grup simetri sendiri merupakan salah satu jenis grup yang paling banyak digunakan. Pada bidang kimia, kita bisa menggunakan teori grup pada sifat-sifat simetri dari bentuk molekul. Pada bidang seni, kita bisa menggunakan teori grup pada pengubinan (tessellation).
Kalau kalian masih penasaran tentang grup dan kawan-kawannya, kalian bisa mengutak-atik google untuk mendapatkan berbagai wawasan tentang grup. Jangan lelah untuk ber-kepo ria ya. :D