460
V. Abschnitt. § 7. Lineare Differentialgleichungen
bestimmenden Funktion y und ihres Differentialquotienten ~ vom ersten
Grade ist. Eine Gleichung, welche in bezug auf y und die Differential
quotienten bis zur w-ten Ordnung einschließlich einen analogen Bau auf
weist, wird eine lineare Differentialgleichung n-ter Ordnung genannt. Thre
allgemeine Form ist hiernach
p 0 y {n) + ih v ( ” “ 1} + P2V {n ~ 2) +•••-{- p n y (i)
dabei sind j> 0 , p x , . .., p n , p Funktionen von x allein oder auch Konstanten.
Über die Natur dieser Koeffizienten der Gleichung sollen hier die einfach
sten Voraussetzungen getroffen werden. Sind es, wie in den meisten Fällen
der Anwendung, ganze Funktionen von x, so sind sie in jedem endlichen
Bereich von x eindeutig, endlich und stetig, und dieses Verhalten soll als
wesentlich vorausgesetzt werden. Schafft man dann, wie es häufig ge
schieht, den Koeffizienten p 0 durch Division ab, so daß der höchste Diffe-
rentialquotient den Koeffizienten 1 erhält, so sind die Nullstellen von p 0
aus der Betrachtung auszuschließen, weil bei ihnen die neuen Koeffizien
ten unstetig werden.
Von besonderer Bedeutung ist der Fall j?~0; die Gleichung lautet
dann Poy (») V p^-^-V P2Ü (n ~ T, -\ J rP n y = 0 (2)
und wird als homogene Gleichung bezeichnet zum Unterschiede von der
nicht homogenen Gleichung (1); auch die Bezeichnungen reduzierte und
vollständige Gleichung, „Gleichung ohne zweites Glied“ und „mit zweitem
Glied“ sind für (2) und (1) gebräuchlich.
Wegen der wichtigen Beziehungen der Gleichung (2) zur Gleichung
(1) wird erstere die zu (1) gehörige homogene Gleichung genannt.
Im folgenden wollen wir uns der abkürzenden Schreibweise
^p fi y {n ~ ft) =°
O — 0, ü.. n)
für (1) und (2) bedienen; dabei ist yW= y.
In bezug auf die homogene Differentialgleichung kann der folgende
Hauptsatz bewiesen werden: Das allgemeine Integral einer homogenen line-
aren Differentialgleichung ist linear und homogen in bezug auf die willkür
lichen Konstanten.
Ist nämlich y t eine Funktion von x, welche die Gleichung (2) iden
tisch befriedigt, kurz gesagt, ein partikuläres Integral dieser Gleichung,