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Kapitel 10, § 3.
Da (A X A X ) = 0, (A 2 A 2 ) — 0, (A 2 A X ) — — (A X A 2 ) ist und die Coeffi-
cienten der vier letzten Glieder Functionen von x, y, z sind, so drückt
sich also wegen (8) auch (A X A 2 ) linear durch A x f und A 2 f aus oder
nach (9) linear durch A x f und A 2 f.
Es ist also ganz gleichgültig, in welcher Form (9) man die
beiden linearen partiellen Differentialgleichungen schreibt.
Insbesondere kann man, wie wir nachher sehen werden, das
System der beiden Gleichungen A x f=0, A 2 f = 0, sobald
(y4-i^4) ~ Qi^- X f ~\~ Q‘iA 2 f
ist, stets in solcher Weise A x f = 0, A 2 f — 0 schreiben, dass der
Klammerausdruck (A X A 2 ) = 0 wird.
Wir werden nun — bevor wir die Möglichkeit dieser Umformung
darthun — zunächst beweisen, dass, wenn A x f = 0 und A 2 f — 0 zwei
lineare partielle Differentialgleichungen sind, für die insbesondere
(AM = o
ist, die Gleichungen alsdann eine gemeinsame Lösung besitzen. Um
nämlich in systematischer Weise eine eventuell vorhandene gemeinsame
Lösung zu finden, denken wir uns das zu A x f = 0 gehörige simultane
System integriert, also zwei von einander unabhängige Lösungen u, v
der Gleichung A x f — 0 gefunden. Die allgemeinste Lösung von
A x f = 0 hat dann die Form Sl(u,v). Da uns nun daran liegt, eine
solche Lösung von A x f — 0 zu finden, welche auch A 2 f == 0 befriedigt,
werden wir also die Function so zu bestimmen suchen, dass
auch A 2 Sl = 0 wird. Nun ist, da Ä 2 f ein auf f ausgeübter Diffe-
rentiatiosprocess ist:
(10) Ä 2 Sl{u, V) == ~ Ä x u + ~ Ä 2 V.
Andererseits folgt aus
&A) = Mi,/) - Ä,(Ä 1 f) = o,
wenn wir darin für die beliebige Function f insbesondere u und v
setzen, da A x u = A x v = 0 ist (denn u und v sind Lösungen von
Äf= 0):
Ai(A,u) ~ 0, At/Azv) = 0 f
d. h. A 2 u und A 2 v sind Lösungen der Gleichung A x f = 0, also
Functionen von u und v allein:
A x u = <p{u, v), A 2 v = (u, v),
sodass (10) liefert: