Линейные однородные дифференциальные уравнения с произвольными коэффициентами
Рассмотрим уравнение вида
Определение. Выражение называется линейным дифференциальным оператором.
Линейный дифференциальный оператор обладает следующими свойствами:
1)
2)
Решения линейного однородного уравнения обладают следующими свойствами:
1) Если функция у1 является решением уравнения, то функция Су1, где С – постоянное число, также является его решением.
2) Если функции у1 и у2 являются решениями уравнения, то у1 +у2 также является его решением.
Структура общего решения.
Определение. Фундаментальной системой решенийлинейного однородного дифференциального уравнения n –го порядка на интервале (a, b) называется всякая система n линейно независимых на этом интервале решений уравнения.
Определение. Если из функций yi составить определитель n – го порядка
,
то этот определитель называется определителем Вронского.
Юзеф Вроньский (1776–1853) — польский математик и философ-мистик.
Теорема. Если функции линейно зависимы, то составленный для них определитель Вронского равен нулю.
Теорема. Если функции линейно независимы, то составленный для них определитель Вронского не равен нулю ни в одной точке рассматриваемого интервала.
Теорема. Для того, чтобы система решений линейного однородного дифференциального уравнения была фундаментальной необходимо и достаточно, чтобы составленный для них определитель Вронского был не равен нулю.
Теорема. Если - фундаментальная система решений на интервале (a, b), то общее решение линейного однородного дифференциального уравнения является линейной комбинацией этих решений.
,
где Ci — постоянные коэффициенты.
Применение приведенных выше свойств и теорем рассмотрим на примере линейных однородных дифференциальных уравнений второго порядка.
Дата добавления: 2015-10-13; просмотров: 790;