Quadraturen — Zurückf. auf. 402 Quadraturen — Zurückf. auf.
3) lieber ei n c Glei chung ers ter
Ordnung mit 2 Variablen.
Lehrsatz, Jede Differenzialglei
chung von der Gestalt
1) dy=f(x,y) dx
lässt sich auflösen durch einen Ausdruck
von der Gestalt
y(x, y, {¿) = 0, oder: y = rp(x, a)
oder: % (x, y) — er.
Offenbar lässt sich nämlich jeder dieser
3 Ausdrücke auf die Form der beiden
andern bringen.
« ist eine willkürliche Constante, die
man der Art bestimmen kann, dass man
y für einen gegebenen Zahlenwerth von
x einen beliebigen Werth annehmen
lässt.
Die so gefundene Gleichung heisst
Integralgleichung. Im engem Sinne
aber wird der Ausdruck x, y) selbst,
welcher in der letzten der 3 Formen
gleich einer Constante « war, Integral
genannt. Es lässt sich also ein Integral
der Gleichung 1) auch definiren als eine
Function von x und y, welche durch
die Gleichung 1) einer Constante gleich
wird.
Wir beweisen den obigen wichtigen
Satz, indem wir die gegebene Differen
zialgleichung einer ähnlichen Betrachtung
wie der, welche die allgemeinen Eigen
schaften der Quadraturen ergeben, un
terziehen.
Seien x 0 , Xu x 2 • • . x solche im
Uebrigen beliebige Werthe von x, von
denen jeder sich nur unendlich wenig
von dem vorhergehenden unterscheidet,
sind ferner y 0 , y u y. z ... y g die zu
gehörigen Werthe von y, welche ent
stehen, wenn man y als Function von
x betrachtet, so hat man bekanntlich;
dy ^s+1 J s
-f = hm. —'
dx x . , —x
S+ 1 S
und es führt demnach die Gleichung 1),
wenn man nach und nach für x die
Werthe x lf x 2 • • • x g setzt, zu folgen
dem Resultate :
2) yi=yo+(Xi-Xo)f(x 0 » y«X
y^~y i x i) f i> V i)>
yi=y 2 +(x s -x 2 )f{x 2 , y 2 ),
y s =y s -1 + » s -* s -№-1’ y s -^-
Man kann diese Gleichungen als ein
System recurrenter Beziehungen betrach
ten, demzufolge für gegebenes x 0 sich
y 0 ganz willkürlich bestimmen lässt;
nach dieser Bestimmung werden sich durch
allmäliges Einsetzen die Grössen y L ,
y 2 . . . y^ völlig eindeutig ergeben, so
lange f{x, y) eindeutig bleibt und nicht
discontinuirlich wird. Im letztem Falle
würde nämlich ein Fortschreiten von
einem Werthe von y : y t zu einem nächst
folgenden y ( ^_ ( nach den Regeln der
Differenzialrechnung nicht mehr möglich
sein. Die Gleichungen 2 geben also
für jeden Werth von y g , den wir jetzt
mit y bezeichnen wollen, einen entspre
chenden Ausdruck, der eine willkürliche
Constante (t=y 0 enthält; es ist also das
Vorhandensein eines Integrals erwiesen,
und selbst im Allgemeinen ein Verfah
ren, ähnlich dem der mechanischen Qua
dratur, gegeben, durch welches man bei
gegebenem Zahlenwerthe von y dies In
tegral näherungsweise erhalten kann.
Desto genauer wird diese Näherung
sein, je mehr Zwischenwerthe x ¡,
x t . x g _ t man zwischen x 0 und x g
einschiebt. Addirt man alle Gleichun
gen 2, so erhält man noch:
y,=yo+ li “[C«|-*o)/ , (*<» y«)
+(«!-*!)f(Xi, Vi)+ • • .
+ ,)/■(*,_ r y s _ y )\,
oder gemäss der bekannten Bezeichnung
der Quadraturen:
3)
oder;
y s ~y* + / S f( x >y)dx,
,ß x 0
r x
y = y»+ I f(x,y)dx;
** x 0
y nimmt also die Form einer wirklichen
Quadratur an.
Es ist eben hierbei nur zu bemerken,
dass y in f (x, y) als Function von x
betrachtet werden muss, die aber durch
keinen allgemeinen Ausdruck, sondern
durch die Beziehungen 2) für jedes Glied
unter dem Integralzeichen bestimmt ist.
Auf diese Weise ist auch f(x, y) als
eine Function von x allein zu be
trachten.
Ist übrigens f ([x, y) eine monogene
Function von x und y, d. h. eine sol
che , wo die Art des Zuwachses von x
und y (ob derselbe reell oder imaginär