Рассмотрим линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка
с непрерывными коэффициентами
и
.
Предположим, что
и
– частные (т.е. не содержащие произвольных постоянных) решения этого уравнения.
Определение. Два решения
и
называются линейно зависимыми, если можно подобрать числа
и
не равные одновременно нулю, такие, что линейная комбинация этих функций тождественно равна нулю, т.е.
.
В противном случае, если таких чисел подобрать нельзя, решения
и
называются линейно независимыми. Иными словами, если функции
и
линейно независимы и выполняется тождество
, то числа
и
одновременно равны нулю.
Очевидно, решения
и
будут линейно зависимыми тогда и только тогда, когда они пропорциональны друг другу, т.е.
(или наоборот), где
– постоянный коэффициент пропорциональности.
Понятие линейной независимости применимо к любой паре функций. Аналогично определяется линейная зависимость и линейная независимость нескольких функций.
Зная два частных линейно независимых решения линейного однородного уравнения, легко получить общее решение этого уравнения.
Теорема. Если
и
– линейно независимые частные решения линейного однородного дифференциального уравнения второго порядка
, то общее решение уравнения есть линейная комбинация этих частных решений, т.е. общее решение имеет вид
, где
и
– произвольные конечные постоянные величины.