به دلیل دورهای بودن رابطه زیر برقرار است:
(۲-۳۱)
بنابراین معادله هیل نسبت به تغییر متغیر (۲-۲۹) ناورداست.
جوابهایی به شکل رابطه (۲-۲۸) را در هر بازه میتوان به دست آورد. مقادیر نهایی x و v در انتهای هر بازه تغییرات به عنوان مقادیر اولیه x و v در بازه بعدی بکار میرود.
در انتهای هر دوره تناوب t=T رابطه (۲-۲۸) به شکل زیر در می آید.
(۲-۲۳)
با توجه به نمادگذاری زیر:
(۲-۳۳)
رابطه (۲-۳۲) را میتوان به شکل زیر نوشت:
(۲-۳۴)
چون رونسکین دو جواب و ثابت است. میتوان دید که دترمینان ماتریس مقدار یک را اختیار می کند:
(۲-۳۵)
داریم:
(۲-۳۶)
به طور مشابه میتوان دید که در انتهای n پریود داریم:
(۲-۳۷)
و جواب در بازه (۱(n+ ام به این صورت است:
(۲-۳۸)
که معادله (۲-۳۸) حل معادله هیل در هر زمان۰t > بر حسب شرایط اولیه و دو جواب مستقل خطی معادله هیل در بازه خواهد بود.
۲-۳-۱ محاسبه توانهای صحیح
توانهای صحیح ماتریس که در معادله (۲-۳۷) مورد نیاز است. به سادگی از قضیه سیلوستر بدست می آید. این قضیه مهم بیان می کند که اگر ریشه های مشخصه یا نهفته ماتریس یعنی ۱r ۲ rمجزا باشند و هر چند جملهای از باشد داریم:
(۲-۳۹)
که،
(۲-۴۰)
الحاقی ماتریس مشخصه ماتریس میباشد و از شماره ۹ جدول ۲-۱ بدست می آید. تابع مشخصه ماتریس از شماره ۵ جدول (۲-۱) بهدست می آید و به شکل زیر است.
(۲-۴۱)
به منظور استفاده از قضیه سیلوستر برای محاسبه ، چند جملهای (۲-۲۴) را به شکل انتخاب میکنیم. اگر باشد دو ریشه نهفته مجزا هستند و شماره ۱۰ جدول (۲-۱) به آسانی از قضیه سیلوستر بدست می آید.
در حالتی که است، هر دو ریشه نهفته مساوی یک هستند و شماره ۱۲ جدول (۲-۱) توانهای را می دهند. اگر باشد هر دو ریشه نهفته ، ۱- می شوند. در این حالت شماره ۱۳ جدول (۲-۱) شکل مناسب برای توانهای را می دهد. در حالت مهمی که ریشه های نهفته مجزا هستند و متقارن است به طوری که A=D شکل مناسب توانهای با رابطه ۱۱ جدول (۲-۱) بیان می شود. شمارههای ۱۰ تا ۱۳ جدول (۲-۱) تمام حالتهای خاص ممکن را شامل می شود.
ماتریس
دترمینان
معکوس
ماتریس مشخصه
تابع مشخصه
معادله مشخصه
ریشه های نهفته یا مشخصه (سه حالت)
:اگر
:اگر
:اگر
معکوس ماتریس مشخصه
الحاقی ماتریس مشخصه
توانهای صحیح (ریشه های نهفته مجزا)
که
توانهای صحیح حالت متقارن (ریشه های نهفته مجزا) cosh(a)=A
توانهای صحیح [M] (ریشه های مجزا مساوی)
توانهای صحیح [M]، ریشه های نهفته مساوی
جدول ۱-۲ :روابط اصلی شامل ماتریس [M]
۲-۳-۲ حل معادله هیل- مایسنر:
معادله هیل (۲-۱۹) در حالت خاص موج مربعی برای توابع F(t) (شکل ۲-۳) توسط مایسنربه کار رفته است:
به دام اندازی یون در دام پاول۹۳- قسمت ۸