Особые решения уравнения, не разрешенных относительно производных.
Рассмотрим (1)
Опр. Решение называется особым решением уравнения (1) , если через любую его точку
по тому же направлению проходит другое решение уравнения (1)
, не совпадающее с
в любой сколь угодно малой окрестности т
Из этого определения следует, что если семейство решений имеет огибающую, то она является особым решением
Как отыскать особые решения? Поскольку, в каждой точке особого решения нарушается единственность решения ЗК, то если является непрерывно дифференцируемой функцией нарушение единственности решения ЗК (в соответствии с ТСЕ) может возникнуть, если в некоторой точке
выполняется это :
Всякая кривая, являющаяся решением этой системы называется Р-дискриминантной кривой.
В частности, особое решение (если существует) является Р-дискриминантной кривой. Однако з-дискриминантная кривая не обязана является особым решением.
Вообще р-дискриминантная кривая может быть:
Огибание
Точки заострения
Точки прикосновения
Ассимптотич.
Из всех этих случаев только огибающая является особым решением
Таким образом особое решение всегда непрерывно дифференцируема ищем по схеме:
1) Отыскиваем всевозможные з-дискриминантные кривые (они являются решением системы (2))
2) Проверяем, являютcя ли эти кривые интегральными кривыми уравнения (т.е. удовлетворяет ли ему)
3) Если они удовлетворяют этому уравнению, проверяем, нарушается ли в каждой их точке единственность решения , т.е.
Замеч. Это же касается с-дискриминантных кривых
Замеч. Если не является дифференцируемым, то особое решение возможно определяется условием, что частные производные функции или сама функция неограничены.
Вопрос 9
Уравнение Лагранжа и уравнение Клеро
Опр. Уравнение , где
непрерывные и дифференцируемые функции своего аргумента на некотором интервале , причем
, наз. уравнением Лагранжа. Применим к его решению метод введения параметра :
Поскольку
С другой стороны
Тогда уравнение (2) имеет решение
уравнение Лагранжа (1) обладает решением
Далее приведем (2) к виду это линейное неоднородное уравнение относительно
. Оно всегда интегрируемо в квадратурах. Пусть его общее решение
произвольная постоянная. Тогда в параметрической форме решение уравнения Лагранжа задается следующим образом
Итого всевозможные решения уравнения Лагранжа (общее решение) будет :
Пусть теперь , т.е. рассмотрим уравнение (3)
Опр. Уравнение (3) называется уравнением Клеро
Решим его методом введения параметра. Имеем :
Таким образом, всевозможные решения уравнения Клеро
Как соотносятся эти решения? Можно показать, что кривая являются огибающей семейство прямых
, если
не является линейной функцией.
Вопрос 10