Fünfter Abschnitt. Differentialgleichungen.
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364. Komplexe und mehrfache Wurzeln der cha
rakteristischen Gleichung. Eine besondere Besprechung
erfordern die komplexen und die mehrfachen Wurzeln der cha
rakteristischen Gleichung.
Ein Paar konjugiert komplexer Wurzeln, wie a + ßi und
cc — ßi, liefert zu dem allgemeinen Integrale den Bestandteil
C^a+ßi)x _p c ^ e {a-ßi)x,
wofür nach 105 geschrieben werden kann:
e aa: [c 1 (cos ßx -f i sin ßx) + c 2 (cos ßx — i sin ßx)]-
bezeichnet man die willkürlichen Konstanten c x + c 2 , i(c x — c 2 )
mit G 1} C 2 , so nimmt dies den Ausdruck
(6)
e ax [C 1 cos ßx -j- C 2 sin ßx]
an. Hiernach führt ein Paar konjugiert komplexer Wurzeln zu
einem aus einer Exponentialfunktion und trigonometrischen
Funktionen zusammengesetzten Beitrage zum allgemeinen In
tegrale, welcher in dem Falle a — 0, d. i. für rein imaginäre
Wurzeln, rein trigonometrisch wird.
Hat die charakteristische Gleichung mehrfache Wurzeln,
so scheint es zunächst, als ob man nicht die zur Bildung des
allgemeinen Integrals nötige Anzahl partikulärer Integrale er
halten könnte; die folgende Betrachtung wird jedoch zeigen, daß
eine X-fache Wurzel r 1 genau auf X verschiedene Integrale führt.
Mit Benutzung der Substitution
welche zu den Ableitungen
V
y" ze r ' x + z e r ' x
y" = r x e? iX I zdx + 3r x ze r> - x -f 3r x z e riX -f- z'e riX