On singular solutions of a multidimensional differential equation of Clairaut-type with power and exponential functions


Cite item

Full Text

Abstract

In the theory of ordinary differential equations, the Clairaut equation is well known. This equation is a non-linear differential equation unresolved with respect to the derivative. Finding the general solution of the Clairaut equation is described in detail in the literature and is known to be a family of integral lines. However, along with the general solution, for such equations there exists a singular (special) solution representing the envelope of the given family of integral lines. Note that the singular solution of the Clairaut equation is of particular interest in a number of applied problems.In addition to the ordinary Clairaut differential equation, a differential equation of the first order in partial derivatives of the Clairaut type is known. This equation is a multidimensional generalization of the ordinary differential Clairaut equation, in the case when the sought function depends on many variables. The problem of finding a general solution for partial differential equations of the Clairaut is known to be. It is known that the complete integral of the equation is a family of integral (hyper) planes. In addition to the general solution, there may be partial solutions, and, in some cases, it is possible to find a singular solution. Generally speaking, there is no general algorithm for finding a singular solution, since the problem is reduced to solving a system of nonlinear algebraic equations.The article is devoted to the problem of finding a singular solution of Clairaut type differential equation in partial derivatives for the particular choice of a function from the derivatives in the right-hand side. The work is organized as follows. The introduction provides a brief overview of some of the current results relating to the study of Clairaut-type equations in field theory and classical mechanics. The first part provides general information about differential equations of the Clairaut-type in partial derivatives and the structure of its general solution. In the main part of the paper, we discuss the method for finding singular solutions of the Clairaut-type equations. The main result of the work is to find singular solutions of equations containing power and exponential functions.

About the authors

Liliya Leonidovna Ryskina

Tomsk State Pedagogical University

Email: ryskina@tspu.edu.ru
Candidate of physico-mathematical sciences, no status Россия, 634061, Томск, ул. Киевская, 60

References

  1. Clairaut A., "Solution de plusieurs problèmes où il s'agit de trouver des Courbes dont la propriété consiste dans une certaine relation entre leurs branches, exprimée par une Équation donnée", Histoire Acad. R. Sci. Paris (1734), 1736, 196-215
  2. Эльсгольц Л. Е., Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление, Наука, М., 1969, 424 с.
  3. Kamke E., Differentialgleichungen. Lösungsmethoden und Lösungen, v. I, Gewöhnliche Differentialgleichungen, B.G. Teubner, Stuttgart, 1977, xxvi+668 pp. (In German)
  4. Courant R., Hilbert D., Methods of mathematical physics, v. 2, Partial differential equations, John Wiley & Sons, New York, London, 1962, xxii+830 pp.
  5. Lavrov P. M., Merzlikin B. S., "Loop expansion of the average effective action in the functional renormalization group approach", Phys. Rev. D, 92:8 (2015), 085038
  6. Lavrov P. M., Merzlikin B. S., "Legendre transformations and Clairaut-type equations", Phys. Lett. B, 756 (2016), 188-193
  7. Walker M., Duplij S., "Cho-Duan-Ge decomposition of QCD in the constraintless Clairaut-type formalism", Phys. Rev. D, 91:6 (2015), 064022
  8. Duplij S., "A new Hamiltonian formalism for singular Lagrangian theories", Journal of Kharkov National University, Ser. Nuclei, Particles and Fields, 969:3 (2011), 34-39
  9. Зырянова О. В., Мудрук В. И., "Об особых решениях уравнений Клеро", Изв. вузов. Физика, 61:4 (2018), 35-40
  10. Рахмелевич И. В., "О решениях многомерного уравнения Клеро с мультиоднородной функцией от производных", Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика, 14:4(1) (2014), 374-381

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».