"Большая Советская Энциклопедия (ПФ)" - читать интересную книгу автора (БСЭ БСЭ)

Пфаффа уравнения

Пфа'ффа уравне'ния, уравнения вида

X1dx1 + X2dx2 + ... + Xndxn = 0,     (1)

где X1, X2, ..., Xn заданные функции независимых переменных x1, x2, ..., xn. Изучались И. Ф. Пфаффом (1814—15). Решение уравнения (1) состоит из соотношений

     (2)

таких, что уравнение (1) является следствием их и соотношений df1 = 0, df2 = 0, ..., dfm = 0. Соотношения (2) определяют интегральное многообразие П. у. (1). Если через каждую точку n-мерного пространства x1, x2, ..., xn проходит (n — 1)-мерная интегральная гиперповерхность, т. е. если уравнение (1) интегрируется одним соотношением, содержащим одну произвольную постоянную, то оно называется вполне интегрируемым.

  В случае трёх независимых переменных х, у, z П. у. может быть записано в виде

Pdx + Qdy + Rdz = 0,     (1’)

где Р = Р (х, у, z), Q = Q (х, у, z), R = R (х, у, z). Геометрически решение уравнения (1’) означает нахождение кривых в пространстве х, у, z, ортогональных в каждой своей точке векторному полю {Р, Q, R}, т. е. таких кривых, нормальная плоскость к которым в каждой точке содержит вектор поля. Такие кривые являются интегральными кривыми уравнения (1’). Если задать одно соотношение Ф (х, у, z) = 0 произвольно, т. е. искать интегральные кривые на произвольной гладкой поверхности, то из уравнения (1’) и соотношения

находятся, например, dy/dx и dz/dx как функции х, у, z, и задача сводится к интегрированию системы двух обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка. Решая ее, находят двупараметрическое семейство кривых, из которого выделяют однопараметрическое семейство интегральных кривых уравнения (1'), лежащих на заданной поверхности Ф (х, у, z) = 0. Это семейство интегральных кривых может рассматриваться как пересечение заданной поверхности и однопараметрического семейства поверхностей Ф1(х, у, z, с) = 0, т. е. общее решение П. у. (1') состоит из двух соотношений Ф (х, у, z) = 0 и Ф1(х, у, z, с) = 0, из которых первое произвольно, а второе определяется по первому. П. у. (1') интегрируется одним соотношением F (х, у, z, с) = 0, т. е. является вполне интегрируемым, если выполняется условие интегрируемости

тождественно относительно х, у, z. Геометрически это значит, что существует однопараметрическое семейство интегральных поверхностей П. у. (1’), ортогональных в каждой точке векторному полю {Р, Q, R}. Любая кривая на интегральной поверхности является интегральной кривой П. у. (1’).

  Теория П. у. обобщена на случай систем П. у., играющих особо важную роль в приложениях. П. у. и системы П. у. встречаются в механике неголономных систем, т.к. неголономные связи суть П. у. между виртуальными перемещениями, а также в термодинамике.

  Лит.: Рашевский П. К., Геометрическая теория уравнений с частными производными, М. — Л. ,1947; Степанов В. В., Курс дифференциальных уравнений, 8 изд., М., 1959; Goursat Е., Le#231;ons sur le probl#232;me de Pfaff, P., 1922.