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