Hallo zusammen,
ich beschäftige mich seit einer geraumen Zeit mit der Frage der Herleitung der Methode der Variation der Konstanten bei inhomogen linearen DGLs 1.Ordnung. Die Vorgehensweise ist dabei klar, jedoch interessiert mich vielmehr der Zusammenhang bzw. die Beweisführung hinter der Methodik selbst. In der Uni und sonstigen Literatur wird nicht wirklich auf die Herleitung eingegangen, sondern vielmehr nur gesagt "und für die partikuläre Lösung, wird die Konstante C, als Funktion C(x) betrachtet und daher "variiert" ". In der Anwendung sehr einfach, aber ich frage mich schon lange warum genau dieser Ansatz funktioniert, da es für mich nicht intuitiv vom Himmel fällt.
Nach einiger, leider nur teilweisen zufriedenstellenden Recherche, möchte ich nun meine Herleitung mit euch diskutieren.
Ich betrachte hierbei, für meinen Anwendungszweck, die folgende Form der DGL:
Mit dem integrierenden Faktor
wird die Gleichung multipliziert und man erhält
sodass
geformt werden kann.
Integration auf beiden Seiten und zusammenfassen von Integrationskonstanten in C ergibt:
wobei B(x) das Integral der rechten Seite darstellt. Final nach y aufgelöst folgt:
Meine Argumentation ist nun, da man mit dem Superpositionsprinzip zeigen kann, dass die homogene Lösung dieser DGL ebenfalls der Form
entspricht, muss der rechte Teil mit B(x)*e... die Lösung des partikulären Problems sein. Das man nun aber von "Variation der Konstanten" spricht ist, einzig der Tatsache geschuldet, dass C und B(x) den gleichen Faktor besitzen.
Wiegesagt in Summe nichts wildes und unter den reinen Mathematikern bestimmt nichts besonderes, aber die Herleitung war mir wichtig. Über Feedback, andere Beweismethoden, Herleitungen etc. würde ich mich freuen!
Viele Grüße,
Slevi