392. Systeme von Differentialgleichungen
485
392. Systeme von Differentialgleichungen. Das in § 5 schon
behandelte Thema bedarf einer Weiterführung; denn dort ist es auf Diffe
rentialgleichungen erster Ordnung beschränkt worden; nun bleibt wenig
stens an einigen Beispielen zu zeigen, wie man Systeme von Differential
gleichungen höherer Ordnung zur Lösung bringen kann, Die Sache hat
noch eine andere Bedeutung; es kann sich empfehlen, von Systemen erster
Ordnung auf Systeme höherer Ordnung überzugehen, um so leichter zu
einer Lösung zu gelangen.
1. Einen Fall der ersten Art bildet das System
dx ,
ST - - h «
4r= **■
dt
Um zu einer Gleichung zu kommen, in der nur eine der abhängigen
Variablen auftritt, differentiiere man beide Gleichungen nach t, jeweils
unter Berücksichtigung der andern; dadurch ergeben sich die Gleichungen
die jede für sich integriert die Lösungen
x = A cos Jet -f B sin kt
y = Ä cos kt -{- B' sin jkt
ergeben. Das aber sind nicht zugleich die Lösungen des Systems, denn
dieses bringt x und y in eine Abhängigkeit voneinander und dies hat eine
Abhängigkeit der Jntegrationskonstanten zur Folge; setzt man die Lö
sungen beispielsweise in die erste Gleichung ein, so entsteht die Identität
— Ak sinht 4- Bh cos kt = — A'h cos kt — B'k sin kt,
die zur notwendigen Folge hat
B' = A, A' = — B.
Die Lösungen des Gleichungssystems lauten also
x = A coskt 4- B sinkt
y = — B cos kt 4- A sinkt.