Bilangan bulat adalah
Bilangan yang dapat dituliskan tanpa komponen desimal atau pecahan. Sebagai contoh, 21, 4, 0, -3, -67 dan -2048 merupakan
Bilangan bulat, sedangkan 9,75 , 5 12 , dan
5
{\displaystyle {\sqrt {5}}}
bukan.
Himpunan
Bilangan bulat terdiri dari angka 0, semua
Bilangan bulat positif
{
1
,
2
,
3
,
…
}
{\displaystyle \{1,2,3,\dots \}}
(juga disebut dengan
Bilangan asli), dan invers aditif-nya, semua
Bilangan bulat negatif
{
−
1
,
−
2
,
−
3
,
…
}
{\displaystyle \{-1,-2,-3,\dots \}}
. Dalam matematika, himpunan ini sering dilambangkan dengan
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
, atau huruf tebal (
Z
{\displaystyle \mathbf {Z} }
). Huruf kapital Z yang digunakan berasal dari kata Zahlen, yang berarti
Bilangan dalam bahasa Jerman.
Subhimpunan
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
yang hanya terdiri dari angka 0 dan
Bilangan-
Bilangan bulat positif disebut dengan
Bilangan cacah. Himpunan
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
sendiri merupakan subhimpunan dari himpunan
Bilangan rasional, karena nilainya dapat ditulis sebagai pecahan dengan penyebut 1.
Bilangan rasional selanjutnya merupakan subhimpunan dari himpunan
Bilangan riil.
Notasi
Simbol
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
sebagai himpunan bilangan bulat digunakan oleh banyak penulis untuk menyatakan beberapa jenis himpunan.
Notasi
Z
+
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{+}}
,
Z
+
{\displaystyle \mathbb {Z} _{+}}
, atau
Z
>
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{>}}
, digunakan untuk melambangkan
Bilangan bulat positif (disebut juga
Bilangan asli).
Notasi
Z
−
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{-}}
melambangkan
Bilangan bulat negatif.
Notasi
Bilangan bulat taknegatif dapat ditulis sebagai
Z
0
+
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{0+}}
atau
Z
≥
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{\geq }}
Notasi
Bilangan bulat taknol ditulis
Z
≠
0
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{\neq 0}}
atau
Z
∗
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{*}}
.
Notasi lain yang berkaitan dengan simbol himpunan
Bilangan bulat adalah
Z
n
{\displaystyle \mathbb {Z} _{n}}
, yang melambangkan himpunan
Bilangan bulat modulo-
n
{\displaystyle n}
, yaitu himpunan semua kelas kekongruenan dari
Bilangan bulat modulo
n
{\displaystyle n}
. Sedangkan notasi
Z
n
{\displaystyle \mathbb {Z} ^{n}}
melambangkan kekisi
Bilangan bulat. Notasi lainnya, yaitu
1
2
Z
{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}\mathbb {Z} }
melambangkan setengah
Bilangan bulat.
Sifat-sifat aljabar
Seperti himpunan
Bilangan asli,
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
tertutup terhadap operasi penjumlahan dan perkalian. Artinya, penjumlahan maupun perkalian dari dua
Bilangan bulat akan menghasilkan
Bilangan bulat.
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
juga tertutup terhadap operasi pengurangan karena mengandung 0 dan
Bilangan-
Bilangan negatif, berbeda halnya dengan
Bilangan asli. Namun karena hasil pembagian dua
Bilangan bulat belum tentu berupa
Bilangan bulat pula (contohnya 1 ketika dibagi dengan 2),
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
tidak tertutup terhadap pembagian. Walaupun
Bilangan asli tertutup terhadap eksponensiasi, sifat ini tidak berlaku pada
Bilangan bulat, karena hasil eksponensiasi dapat berbentuk pecahan ketika eksponen bernilai negatif.
Tabel berikut berisi daftar beberapa sifat dasar operasi penambahan dan perkalian, untuk sembarang
Bilangan bulat
a
{\displaystyle a}
,
b
{\displaystyle b}
, dan
c
{\displaystyle c}
:
Empat sifat pertama untuk perkalian yang ditulis dalam tabel, menyatakan bahwa
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
dalam operasi perkalian merupakan suatu monoid komutatif. Namun, tidak semua
Bilangan bulat memiliki invers perkalian (contohnya angka 2), mengakibatkan
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
dalam perkalian bukan suatu grup. Tidak lengkapnya invers perkalian untuk setiap elemen setara dengan pernyataan
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
tidak tertutup dalam pembagian, mengartikan bahwa
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
bukan suatu lapangan. Lapangan terkecil yang mengandung
Bilangan bulat sebagai sublapangan adalah lapangan
Bilangan rasional.
Lima sifat pertama untuk penjumlahan yang ditulis dalam tabel, menyatakan bahwa
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
dalam penjumlahan merupakan suatu grup Abelian. Himpunan
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
juga merupakan suatu grup siklik, karena semua
Bilangan bulat bukan 0 dapat ditulis sebagai penjumlahan terhingga
1
+
1
+
⋯
+
1
{\displaystyle 1+1+\dots +1}
atau
(
−
1
)
+
(
−
1
)
+
⋯
+
(
−
1
)
{\displaystyle (-1)+(-1)+\dots +(-1)}
. Malahan,
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
dalam penjumlahan adalah satu-satunya grup siklik tak hingga — dalam artian semua grup siklik tak hingga bersifat isomorfik dengan
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
.
Semua sifat pada tabel (kecuali baris terakhir), ketika digunakan bersama-sama, mengartikan bahwa
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
dengan penjumlahan dan perkalian membentuk suatu gelanggang komutatif dengan elemen identitas. Gelanggang ini adalah fondasi semua objek struktur aljabar.
Walaupun pembagian yang umum tidak terdefinisi di
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
, operasi pembagian "dengan sisa" dapat didefinisikan. Pembagian ini disebut pembagian Euklides, dan memiliki sifat penting berikut: untuk sembarang dua
Bilangan bulat
a
{\displaystyle a}
dan
b
{\displaystyle b}
dengan
b
≠
0
{\displaystyle b\neq 0}
, akan ada
Bilangan bulat unik
q
{\displaystyle q}
dan
r
{\displaystyle r}
yang memenuhi
a
=
q
b
+
r
{\displaystyle a=qb+r}
dan
0
≤
r
<
|
b
|
{\displaystyle 0\leq r<|b|}
, dengan notasi
|
b
|
{\displaystyle |b|}
berarti nilai mutlak dari
b
{\displaystyle b}
.
Bilangan
q
{\displaystyle q}
disebut hasil bagi dan
r
{\displaystyle r}
disebut sisa pembagian
a
{\displaystyle a}
oleh
b
{\displaystyle b}
. Algoritme Euklides menggunakan serangkaian operasi pembagian Euklides untuk menghitung faktor persekutuan terbesar.
Sifat keterurutan
Himpunan
Bilangan bulat dapat diurutkan, secara alami dari nilai terkecil hingga terbesar:
⋯
<
−
3
<
−
2
<
−
1
<
0
<
1
<
2
<
3
<
⋯
{\displaystyle \cdots <-3<-2<-1<0<1<2<3<\cdots }
. Dua bilangan bulat dibandingkan dengan lambang-lambang yaitu lebih dari, kurang dari, lebih dari atau sama dengan, atau kurang dari atau sama dengan, masing-masing dilambangkan sebagai
>
{\displaystyle >}
,
<
{\displaystyle <}
,
≥
{\displaystyle \geq }
, dan
≤
{\displaystyle \leq }
. Bilangan bulat disebut bilangan positif jika nilainya
>
0
{\displaystyle >0}
dan disebut
Bilangan negatif jika nilainya
<
0
{\displaystyle <0}
. Sedangkan penggunaan tanda
≤
{\displaystyle \leq }
menyatakan bahwa
Bilangan tidak positif, dan penggunaan tanda
≥
{\displaystyle \geq }
menyatakan bahwa
Bilangan tidak negatif.
Pengurutan
Bilangan bulat kompatibel dengan sifat-sifat aljabar, dalam artian:
Jika
a
<
b
{\displaystyle a
Konstruksi
Dalam pengajaran di sekolah, Bilangan bulat umumnya didefinisikan secara intuitif sebagai kumpulan Bilangan asli, angka nol, dan negatif dari kumpulan Bilangan asli (maksudnya
{
−
1
,
−
2
,
−
3
,
…
}
{\displaystyle \{-1,-2,-3,\dots \}}
). Namun, definisi ini memerlukan banyak kasus (setiap operasi perlu didefinisikan untuk setiap kombinasi jenis Bilangan) dan menyulitkan untuk membuktikan bahwa Bilangan bulat memenuhi berbagai rumus aritmetika. Karena itu, matematika yang modern menggunakan definisi yang lebih lebih abstrak, yang memungkinkan operasi-operasi aritmetika didefinisikan tanpa perlu membaginya dalam kasus-kasus. Bilangan bulat selanjutnya dikonstruksi (didefinisikan) secara formal sebagai kelas-kelas ekuivalensi dari pasangan terurut Bilangan asli
(
a
,
b
)
{\displaystyle (a,b)}
.
Pasangan
(
a
,
b
)
{\displaystyle (a,b)}
dapat dianggap sebagai hasil dari mengurangi
b
{\displaystyle b}
dari
a
{\displaystyle a}
. Untuk memastikan bahwa 1 − 2 dan 4 − 5 menghasilkan Bilangan yang sama, relasi ekuivalensi ~ didefinisikan pada pasangan-pasangan ini dengan aturan:
(
a
,
b
)
∼
(
c
,
d
)
{\displaystyle (a,b)\sim (c,d)}
tepat ketika
a
+
d
=
b
+
c
{\displaystyle a+d=b+c}
.
Operasi penjumlahan dan perkalian Bilangan bulat selanjutnya dapat didefinisikan dalam operasi ekuivalensi pada Bilangan asli. Dengan menggunakan notasi
[
(
a
,
b
)
]
{\displaystyle [(a,b)]}
untuk menyatakan kelas ekuivalensi yang memiliki
(
a
,
b
)
{\displaystyle (a,b)}
sebagai anggota, dapat dituliskan:
[
(
a
,
b
)
]
+
[
(
c
,
d
)
]
:=
[
(
a
+
c
,
b
+
d
)
]
{\displaystyle [(a,b)]+[(c,d)]:=[(a+c,b+d)]}
.
[
(
a
,
b
)
]
⋅
[
(
c
,
d
)
]
:=
[
(
a
c
+
b
d
,
a
d
+
b
c
)
]
{\displaystyle [(a,b)]\cdot [(c,d)]:=[(ac+bd,ad+bc)]}
.
Invers (lawan) penjumlahan dari suatu Bilangan bulat dapat dihasilkan dengan menukar urutan dari pasangan:
−
[
(
a
,
b
)
]
:=
[
(
b
,
a
)
]
{\displaystyle -[(a,b)]:=[(b,a)]}
.
Sehingga operasi pengurangan dapat didefinisikan sebagai penjumlahan dari invers penjumlahan:
[
(
a
,
b
)
]
−
[
(
c
,
d
)
]
:=
[
(
a
+
d
,
b
+
c
)
]
{\displaystyle [(a,b)]-[(c,d)]:=[(a+d,b+c)]}
.
Pengurutan yang standar pada Bilangan-Bilangan bulat dapat dituliskan sebagai:
[
(
a
,
b
)
]
<
[
(
c
,
d
)
]
{\displaystyle [(a,b)]<[(c,d)]}
jika dan hanya jika
a
+
d
<
b
+
c
{\displaystyle a+dBilangan asli
n
{\displaystyle n}
, sedangkan kelas
[
(
0
,
n
)
]
{\displaystyle [(0,n)]}
diwakilkan oleh Bilangan
−
n
{\displaystyle -n}
. Angka
−
0
=
0
{\displaystyle -0=0}
mewakili kelas
[
(
0
,
0
)
]
{\displaystyle [(0,0)]}
. Secara umum, kelas
[
(
a
,
b
)
]
{\displaystyle [(a,b)]}
diwakili oleh Bilangan bulat
{
a
−
b
,
jika
a
≥
b
−
(
b
−
a
)
,
jika
a
<
b
{\displaystyle {\begin{cases}a-b,&{\mbox{jika }}a\geq b\\-(b-a),&{\mbox{jika }}aBilangan bulat seperti di atas menghasilkan representasi Bilangan bulat sebagai
{
…
,
−
2
,
−
1
,
0
,
1
,
2
,
…
}
{\displaystyle \{\dots ,-2,-1,0,1,2,\dots \}}
yang familiar. Berikut beberapa contoh Bilangan bulat dan kelas ekuivalen yang diwakilinya:
0
=
[
(
0
,
0
)
]
=
[
(
1
,
1
)
]
=
⋯
=
[
(
k
,
k
)
]
1
=
[
(
1
,
0
)
]
=
[
(
2
,
1
)
]
=
⋯
=
[
(
k
+
1
,
k
)
]
−
1
=
[
(
0
,
1
)
]
=
[
(
1
,
2
)
]
=
⋯
=
[
(
k
,
k
+
1
)
]
2
=
[
(
2
,
0
)
]
=
[
(
3
,
1
)
]
=
⋯
=
[
(
k
+
2
,
k
)
]
−
2
=
[
(
0
,
2
)
]
=
[
(
1
,
3
)
]
=
⋯
=
[
(
k
,
k
+
2
)
]
{\displaystyle {\begin{aligned}0&=[(0,0)]&=[(1,1)]&=\cdots &&=[(k,k)]\\1&=[(1,0)]&=[(2,1)]&=\cdots &&=[(k+1,k)]\\-1&=[(0,1)]&=[(1,2)]&=\cdots &&=[(k,k+1)]\\2&=[(2,0)]&=[(3,1)]&=\cdots &&=[(k+2,k)]\\-2&=[(0,2)]&=[(1,3)]&=\cdots &&=[(k,k+2)]\end{aligned}}}
Kardinalitas
Kardinalitas dari himpunan bilangan bulat sama dengan ℵ0 (alef-nol). Pernyataan ini dapat ditunjukkan dengan membuat suatu fungsi bijeksi dari
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
ke himpunan bilangan cacah
N
=
{
0
,
1
,
2
,
.
.
.
}
{\displaystyle \mathbb {N} =\{0,1,2,...\}}
. Fungsi tersebut dapat didefinisikan sebagai
f
(
x
)
=
{
−
2
x
,
jika
x
≤
0
2
x
−
1
,
jika
x
>
0
{\displaystyle f(x)={\begin{cases}-2x,&{\mbox{jika }}x\leq 0\\2x-1,&{\mbox{jika }}x>0\end{cases}}}
Fungsi ini akan menghasilkan grafik (himpunan dari pasangan
(
x
,
f
(
x
)
)
{\displaystyle (x,f(x))}
sebagai berikut:
{
…
(
−
4
,
8
)
,
(
−
3
,
6
)
,
(
−
2
,
4
)
,
(
−
1
,
2
)
,
(
0
,
0
)
,
(
1
,
1
)
,
(
2
,
3
)
,
(
3
,
5
)
,
…
}
{\displaystyle \{\dots (-4,8),(-3,6),(-2,4),(-1,2),(0,0),(1,1),(2,3),(3,5),\dots \}}
.
Fungsi invers dari bijeksi tersebut didefinisikan sebagai
{
g
(
2
x
)
=
−
x
g
(
2
x
−
1
)
=
x
{\displaystyle {\begin{cases}g(2x)=-x\\g(2x-1)=x\end{cases}}}
yang menghasilkan grafik
{
(
0
,
0
)
,
(
1
,
1
)
,
(
2
,
−
1
)
,
(
3
,
2
)
,
(
4
,
−
2
)
,
(
5
,
−
3
)
,
…
}
{\displaystyle \{(0,0),(1,1),(2,-1),(3,2),(4,-2),(5,-3),\dots \}}
.
Dalam ilmu komputer
Dalam ilmu komputer, integer (Bahasa Inggris untuk kata "Bilangan bulat") umumnya merupakan suatu tipe data primitif di bahasa-bahasa pemrograman. Namun, tipe data integer hanya dapat merepresentasikan subset dari semua Bilangan bulat, karena komputer memiliki kapasitas yang terbatas. Sebagai contoh, tipe data integer dalam bahasa pemrograman Pascal hanya mampu menyimpan Bilangan bulat yang bernilai diantara
−
32768
{\displaystyle -32768}
sampai
32767
{\displaystyle 32767}
. Pada representasi two's complement yang umum digunakan, tanda hanya didefinisikan untuk membedakan "Bilangan negatif" dan "Bilangan tak negatif", bukan "Bilangan negatif, positif, dan 0" (walaupun, sebenarnya komputer juga dapat menentukan apakah suatu nilai integer benar-benar bernilai positif). Pada beberapa bahasa pemrograman, aproksimasi Bilangan bulat dengan panjang [digit] konstan (fixed-length integer) umumnya diwakili oleh tipe data int atau Integer (seperti pada Algol68, C, Java, Delphi, dll.).
Representasi Bilangan bulat dengan panjang digit fleksibel (bahasa Inggris: variable-length integer representation), seperti tipe data bignums, dapat menyimpan sembarang Bilangan bulat asalkan dapat disimpan di memori komputer. Implementasi lain dari tipe data integer menggunakan ukuran yang konstan/tetap, sehingga hanya dapat menyimpan nilai Bilangan bulat dalam suatu selang tertentu. Ukuran yang dipakai umumnya merupakan banyaknya bits (4, 8, 16, dst.) atau panjang digit desimal yang mudah diingat (misalnya, 9 digit atau 10 digit).
Perumuman
=
Dalam teori Bilangan, Bilangan bulat Gauss adalah Bilangan kompleks, dimana bagian riil dan bagian imajiner adalah Bilangan bulat, dengan penambahan dan perkalian biasa terhadap Bilangan kompleks akan membentuk ranah integral. Bilangan bulat Gauss dapat dilambangkan sebagai
Z
[
i
]
{\displaystyle \mathbf {Z} [i]}
dan dapat rumuskan ini sebagai
Z
[
i
]
=
{
a
+
b
i
∣
a
,
b
∈
Z
}
{\displaystyle \mathbf {Z} [i]=\{a+bi\mid a,b\in \mathbb {Z} \}}
Rumus di atas memberikan keterangan, di mana
i
{\displaystyle i}
adalah Bilangan khayal.
=
Bilangan bulat Eisenstein, dinamai dari Gotthold Eisenstein, atau dikenal juga sebagai Bilangan bulat Eisenstein–Jacobi, adalah Bilangan dengan bentuk
a
+
b
ω
{\displaystyle a+b\omega }
. Bilangan bulat Eisenstein dapat dinyatakan sebagai
Z
[
ω
]
=
{
a
+
b
ω
∣
a
,
b
∈
Z
}
\mathbf {Z} [\omega ]=\{a+b\omega \mid a,b\in \mathbb {Z} \}
dimana
ω
=
−
1
+
i
3
2
{\displaystyle \omega ={\frac {-1+i{\sqrt {3}}}{2}}}
.
Salah satu penerapan yang paling umum dan yang paling sering ditemui mengenai Bilangan bulat adalah pengukuran kuantitatif yang menyatakan panas dan dingin, disebut suhu. Suhu pada termometer dapat menyatakan skalanya bernilai positif maupun negatif. Misalnya, terdapat sebuah kota dengan suhu sekitar 23 derajat Celsius. Hal tersebut dapat dituliskan "
23
∘
C
{\displaystyle 23^{\circ }{\mbox{C}}}
". Contoh lainnya adalah sebuah pegunungan bersalju yang suhu terdinginnya mencapai titik ekstrem, yaitu sekitar
−
1
∘
C
{\displaystyle -1^{\circ }{\mbox{C}}}
.
Dalam bidang ekonomi, Bilangan bulat diterapkan sebagai keuntungan dan kerugian pada suatu keuangan. Dalam oseanografi, Bilangan bulat dipakai untuk para penyelam dan kapten kapal selam laut untuk mengetahui ketinggian dalam laut — dengan kata lain ketinggian negatif.
Lihat pula
Aritmetika modular
Bilangan asli
Bilangan bulat Eisenstein
Bilangan bulat Gauss
Bilangan bulat kekisi
Bilangan cacah
Bilangan rasional
Fungsi Bilangan bulat terbesar dan terkecil
Fungsi phi Euler
Kelipatan persekutuan terkecil
Keterbagian
Catatan kaki
Rujukan
Pranala luar
Brilliant Math and Science – Integers