Haupteigenschaften der Eigenfunktionen und Eigenwerte
1. Die Eigenwerte eines Randwertproblems bilden eine monoton wachsende Folge
reeller Zahlen
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(9.65a) |
die gegen unendlich strebt.
2. Die Eigenfunktion, die zum Eigenwert
gehört, besitzt im Intervall
genau
Nullstellen.
3. Sind
und
zwei Eigenfunktionen, die zu demselben Eigenwert
gehören, dann unterscheiden sie sich nur durch einen konstanten Faktor
,
d.h., es gilt
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(9.65b) |
4. Für zwei Eigenfunktionen
und
,
die den verschiedenen
Eigenwerten
und
entsprechen, gilt die
Orthogonalitätsrelation
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(9.65c) |
wobei
das Gewicht der Orthogonalität genannt wird.
5. Wenn in (9.64a) die Koeffizienten
und
durch
und
ersetzt werden, dann werden die
Eigenwerte nicht kleiner, sondern es gilt
,
wobei
und
die
-ten Eigenwerte der geänderten bzw.
ungeänderten Gleichung sind.
Wenn jedoch der Koeffizient
durch
ersetzt wird, dann werden die Eigenwerte nicht größer, sondern es gilt
.
Der
-te Eigenwert hängt hierbei stetig von den Koeffizienten der Gleichung ab,
d.h., hinreichend kleinen Änderungen der Koeffizienten entsprechen beliebig kleine
Änderungen des
-ten Eigenwertes.
6. Verkleinerungen des Intervalls
ziehen keine Verkleinerung der Eigenwerte
nach sich.