2.3. Определитель Вронского

Определение. Система функций называется линейно независимой на некотором промежутке, если ни одна из этих функций не представляется в виде линейной комбинации всех остальных.

В случае двух функций это означает, что , т.е. . Последнее условие можно переписать в виде ≢0 или ≢0. Стоящий в числителе этого выражения определитель называется определителем Вронского для функций и . Таким образом, определитель Вронского для двух линейно независимых функций не может быть тождественно равен нулю.

Пусть – определитель Вронского для линейно независимых решений и уравнения (2.3). Убедимся подстановкой, что функция удовлетворяет уравнению

. (3.1)

Действительно,

Поскольку функции и удовлетворяют уравнению (2.3), то

т.е. – решение уравнения (3.1). Найдём это решение:

;

Отсюда

,

, ,

, .

В правой части последнего равенства необходимо оставить знак плюс, так как только в этом случае при получается тождество. Таким образом,

(3.2)

Полученная формула называется формулой Лиувилля.

Выше было показано, что определитель Вронского для линейно независимых функций не может быть тождественно равен нулю. Следовательно, существует такая точка , в которой определитель для линейно независимых решений уравнения (2.3) отличен от нуля. Тогда из формулы Лиувилля следует, что функция будет отлична от нуля при всех значениях из рассматриваемого промежутка, поскольку при любом значении оба множителя в правой части формулы (3.2) отличны от нуля.