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. Уравнения высших порядков, интегрируемые в квадратурах или допускающие понижения порядка.
Пусть
Опр. (1) называется ОДУ n-го порядка, не разрешенного относительно старшей производной.
Допустим в некоторой области оно приводится к виду , где f определена в
, то
Опр. (2) называется ОДУ 1-го порядка, разрешенном относительно старшей производной
Опр. Частным решением уравнения (1) или (2) называется функция
1)
2) на
Совокупность всевозможных частных решений образует общее решение.
ЗК для (2) ставится следующим образом:
Нужно отыскать решения уравнения (2), удовлетворяющие дополнительному условию (называется начальными условиями)
…
Т.е.
Теор. (ТСЕ решения ЗК (3) )
Если в некоторой области ,а точка
является внутренней точкой области D , то
решение ЗК
В области существования и единственности решения общее решение уравнения (2) зависит от n произвольных постоянных т.е. называется общим решением уравнения (2) если всякое частное решение (2) получено при некотором значении
, а при любом наборе значений
представляет собой решение (2). Если это решение задано в неявном виде
, то говорят об общем интеграле уравнения (2).
Соотношение вида являющееся следствием уравнения (2), называется частным интегралом этого уравнения. Например, соотношение
или
, является следствием уравнения (2), называется первым интегралом. Т.е. функция
const, но сохраняет постоянное значение на любом решении уравнения (2)