二階線形微分方程式 基本解:線形(一次)独立の判定/ ロンスキー行列式
二階線形同次微分方程式の解法で 線形/独立判定の再復習で手間取ってしまった。
同次定数係数: y"+ay'+by=0 の方程式の解法手順では、eのx乗にラムダを加えたxλ乗である e^xλ という指数関数を微分方程式(同次定数係数)の解の候補として y=e^xλ として代入してみて 解の候補を探す。
その計算過程では、
1) 実数解が二つ
2)重解
3)複素数解
の3ケースに分けて検討する必要がある。
混乱したのは、重解の場合の定数変化法のところだ。
重解なので 解が一つしかない。
そこで もう一つ基本解を探し出す必要があり、重解の値を利用して定数変化法を適用する。 その結果、xe^2x を得られる。
問題は、
e^2x と 2e^2x の関係は 一次従属 だが、
e^2x と xe^2x の関係は 一次独立 だという。
単純に、定数倍 は 一次従属 になると考えていたので、ラムダ倍(x倍)も定数倍だから てっきり 「e^2x と xe^2x の関係は一次従属」とばかり思い込んでいたので、
基本解にはならない と思ってしまって、そこから訳が分からなくなって、大混乱してしまった。
x倍 とは、定数倍じゃなくて、変数倍である という理解が欠けていた。
WEBサイトで 何か参考になる解説はないかと探し、ロンスキー行列式による判定法がある と知った。
確かに e^2x と 2e^2x の関係 をこの行列式で計算してみたら、ゼロになった。
ゼロになると線形/一次独立ではない という判定結果になる。
以上 (4/30記)