对函数(5.1),其实写法有很多种,后面讨论是肯定不会用这种的,不过这样看着舒服,现在就这么写吧。
我们定义:
则
我们先来研究下f(x)的性质。
首先,由于这个问题是可解的,所以,f(x)在[-1,1]上有至少一个值大于零,因为x是章动角的余弦值,而它对时间的导数一定存在。
接下来,带进两个特殊值,计算。
有:
所以,
所以,我们可以知道f(x)的大致形状,分为4类。
这个不方便画图,所以只能手画了。
除了情况(1),其他的包括重根都可以看作有三个零点,两个在-1到1之间,一个在1以上。
那么我们先讨论最特殊的情况(1)
此时,若要
此时章动角只可能为零。
此时由(5.2),代入可得进动角速度,自转角速度。
代入x=1,发现进动角速度是个0/0未定式,可以洛必达求解,当然最简单的方法就是取零,毕竟还是因为欧拉角的缺陷,所以按习惯取有自转无进动。也就是说,此时刚体直立旋转。不妨取初始自转角为零,有: