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V. Abschnitt. § 7. Lineare Differentialgleichungen
39Ö. Integration einer nicht homogenen Gleichung. Me
thode der Variation der Konstanten. Die Integration einer nicht
homogenen linearen Differentialgleichung ist auf Quadraturen zurückführ-
bar, sobald man das allgemeine Integral oder, was auf dasselbe hinaus
kommt, ein Fundamentalsystem von partikulären Integralen der zugehö
rigen homogenen Gleichung kennt. Diese wichtige Tatsache läßt sich mit
Hilfe eines Verfahrens erweisen, welches Lagrange 1 ) angegeben und als
Methode der Variation der Konstanten bezeichnet hat; der Grund für diese
Bezeichnung wird sich sofort ergeben.
Es sei i/ (n) + p t H h p n y *= p (1)
n
oder kurz ^p u y^ n ~^ —p (mit der Festsetzung, daß p Q = 1) die zur Inte-
o
gration vorgelegte nicht homogene Gleichung, und von der zugehörigen
homogenen Gleichung yM p *) -f . . . -f- p n y = 0 (2)
oder 'Sw a y( n ~/- 1 ') — 0 sei ein Fundaraentalsystem partikulärer Integrale
Vi y V*, • • • > Vn bekannt, mit dessen Hilfe daher dessen allgemeines Integral
V = c xVi + c 2 y 2 + ■ • • + c n y n (3)
zusammengesetzt werden kann.
Das allgemeine Integral y von (1) kann man durch die rechte Seite
von (3) auch dargestellt denken, wenn man an die Stelle der Konstanten
c t , c. 2 , . . ., c n entsprechend bestimmte Funktionen u 1} w 2 , . . ., u n von X
bringt, die natürlich die notwendige Anzahl willkürlicher Konstanten
enthalten müssen, so daß
n
•y = % y x + u 2 y 2 4 b u n y n — 2 u vy* ( 4 )
Ja, eine solche Darstellung wäre noch auf unzählig viele Arten ausführ
bar, wenn man die Funktionen u x , w 3 ,. . ., u n nicht einer entsprechenden
Anzahl von Bedingungen unterwürfe; solcher Bedingungen dürfen n — 1
frei gewählt werden, vermöge deren n — 1 der u y sich durch das noch
erübrigende darstellen lassen, so daß es nur mehr auf die Bestimmung
dieses einen u ankommt. Von der Wahl dieser Bedingungen hängt die
Durchführbarkeit des angedeuteten Gedankens wesentlich ab.
Um auszudrücken, daß (4) der Gleichung (1) genügt, braucht man
die Ableitungen von y. Nun ergibt sich
1) Nouveanx Memoires de l'Academie de Berlin, 1775.