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)