О локально выпуклых кривых
В. С. Климов Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова,
ул. Советская, 14, г. Ярославль, 150003 Россия
Аннотация:
Вводится понятие и устанавливаются свойства локально выпуклых кривых. В первом пункте рассматривается кривая
$K$, допускающая параметрическое представление
$x = u(t),\, y = v(t), \, (a \leqslant t \leqslant b),$
где
$u(t), v(t)$ — непрерывно дифференцируемые на отрезке
$[a,b]$ функции, причём
$|u'(t)| + |v'(t)| > 0 \,\forall t \in [a,b]$. Угловая функция
$\theta(t)$ кривой
$K$ — это непрерывная на отрезке
$[a,b]$ функция, удовлетворяющая соотношениям
$$u'(t) = \sqrt{(u'(t))^2 + (v'(t))^2}\, \cos \theta(t), \quad v'(t) = \sqrt{(u'(t))^2 + (v'(t))^2}\, \sin \theta(t).$$
Кривая
$K$ называется локально выпуклой, если её угловая функция
$\theta(t)$ строго монотонна на отрезке
$[a,b]$. Для замкнутой кривой
$K$ число
$deg K= \cfrac{\theta(b)- \theta(a)}{2 \pi}$ целое; оно равно числу оборотов, которое вектор скорости
$(u'(t),v'(t))$ совершает вокруг начала координат. Основной результат пункта: если кривая
$K$ локально выпукла и замкнута, то для любой прямой
$G$ число
$N(K;G)$ точек пересечения
$K$ с
$G$ конечно и верна оценка
$N(K;G) \leqslant 2 |deg K|$.
Обсуждаются варианты этой оценки для незамкнутых и негладких кривых. В пунктах 2, 3 основное внимание уделяется кривым, возникающим при исследовании линейного однородного дифференциального уравнения вида
$L(x) \equiv x^{(n)} + p_1(t) x^{(n-1)} + \cdots p_n(t) x = 0 $
с локально суммируемыми коэффициентами
$p_i(t)\, (i = 1, \cdots,n)$. Существенную роль начинают играть признаки неосцилляции дифференциального оператора
$L$, установленные в работах Г.А. Бессмертных и А.Ю. Левина.
Ключевые слова:
регулярная кривая, угловая функция, степень, прямая, дифференциальное уравнение, ломаная линия.
УДК:
513.7
Поступила в редакцию: 27.02.2017
DOI:
10.18255/1818-1015-2017-5-567-577