Ecuaciones diferenciales lineales de orden n

Llamamos ecuación diferencial lineal de orden n a:

a n (x)  y (n + a n-1 (x)  y (n-1 +...+ a 2 (x) y''+ a 1 (x)y'+ a 0 (x) y=f(x)

Donde an(x), an-1(x),... a1(x), a0(x), f(x) son funciones reales y continuas en un cierto intervalo (a, b)

Para que la ecuación diferencial sea de orden n, an(x)≠0, dividiendo toda la ecuación por este término la podemos poner de la siguiente forma:

  y (n + b n-1 (x)  y (n-1 +...+ b 2 (x) y''+ b 1 (x)y'+ b 0 (x) y=g(x){   b n-1 (x)= a n-1 (x) a n (x)    .    .    .   b 0 (x)= a 0 (x) a n (x)  g(x)= f(x) a n (x)

Si g(x)≠0, la la ecuación se denomina completa y si g(x)=0, homogénea

Ecuaciones diferenciales lineales homogéneas de orden n

Sea

y (n + b n-1   y (n-1 +...+ b 2  y''+ b 1 y'+ b 0  y=0

Decimos que y1(x) es solución de la ecuación si:

y 1 (n + b n-1   y 1 (n-1 +...+ b 2   y 1 ''+ b 1 y 1 '+ b 0   y 1 =0 , (*)

Sistema fundamental de soluciones

Llamamos sistema fundamental de soluciones a n soluciones de la ecuación (*) linealmente independientes.

Teorema I.- La ecuación (*) admite un sistema fundamental de soluciones.

Teorema II.-Si {y1, y2...yn} es un sistema fundamental de soluciones, cualquier solución de la ecuación (*) se puede expresar de la forma:

y= C 1 y 1 + C 2 y 2 +...+ C n y n ,  C 1 , C 2 ... C n ∈R