По общепринятой терминологии непрерывную функцию называют функцией класса (нулевой гладкости). В дальнейшем нам потребуются траектории и кривые более высокого порядка гладкости.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Траектория называется непрерывно дифференцируемой, если функция
непрерывно дифференцируема, то есть существует и непрерывна функция
,
(в точках
и
рассматриваются односторонние производные).
В этом случае траектория относится к классу .
Пример. Траектория , имеющая вид четырехлистного цветка, непрерывно дифференцируема (рис. 9).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Непрерывно дифференцируемая траектория называется гладкой, если
,
.
Замкнутая непрерывно дифференцируемая траектория называется гладкой, если
,
, и
.
Пример. Траектория (окружность) – гладкая.
Требование гладкости равносильно требованию существования касательной к графику отображения и непрерывного вращения этой касательной при движении по графику.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Траектория, составленная из конечного числа гладких траекторий, называется кусочно-гладкой.
Рисунок 9 | Рисунок 10 |
Примеры. Траектория (дуга полукубической параболы, рис. 10,а – гладкая; траектории
и
– кусочно-гладкие (рис. 10,б). Отметим, что кусочно-гладкие траектории
и
отличаются друг от друга тем, что
– непрерывно дифференцируемая траектория, а
таковой не является.
Если – гладкая траектория, то эквивалентные ей траектории, как обычно, получаются заменой параметра по указанной выше формуле
,
, дающей непрерывную строго возрастающую функцию. Но такая замена без дополнительных условий может перевести гладкую траекторию в негладкую. Потребуем, чтобы замена параметра
была непрерывно дифференцируемой функцией с положительной производной.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Гладкой кривой называется класс траекторий, получающийся из гладкой траектории всевозможными непрерывно дифференцируемыми заменами с положительной производной.
Можно дать другое определение гладкой кривой: гладкой кривой называется класс траекторий, в котором есть гладкая траектория.
Определение кусочно-гладкой кривой предоставляется читателю.
Заметим, что в математике есть другие определения кривой (как, например, геометрического места точек, или множества точек, удовлетворяющих некоторому уравнению, и т.д.).