Über d. Anzahl d. unabh. inf. Punkttrf. e. Diffgl. zweit. Ord. in x, y. 403
§ 3, Über die Anzahl der unabhängigen infinitesimalen Punkttrans
formationen einer Differentialgleichung zweiter Ordnung in y.
In § 6 des vorigen Kapitels fanden wir, dass die Differential
gleichung y" = 0 acht und nur acht von einander unabhängige infini
tesimale Transformationen gestattet. Es besteht nun der Satz, dass
eine Differentialgleichung zweiter Ordnung
V — v{x,y, y) = 0
überhaupt höchstens acht von einander unabhängige infinitesimale
Transformationen gestatten kann. Dass diese Maximalzahl wirklich
erreicht werden kann, lehrt das Beispiel y" = 0.
Der Beweis des genannten Satzes stützt sich auf einen functionen
theoretischen Hülfssatz:
Ist eine Differentialgleichung zweiter Ordnung y” — co (x, y, y) — 0
vorgelegt, so ist es immer möglich, in der Ebene (x, y) einen solchen Bereich
abzugrenzen, dass durch zwei beliebige Punkte desselben immer eine und
nur eine Integralcurve der Differentialgleichung hindurchgeht.
Der Beweis dieses Satzes gehört nicht hierher.
Wir wollen annehmen, die Differentialgleichung
y" — co(x, y, y) = 0
gestatte mehr als acht, also mindestens neun von einander unabhängige
Punkttransformationen U t f, U 2 f ■ • • U 8 f, U 9 f, wo allgemein
Nachweis,
d. e. Diffgl.
zweit. Ord.
höchstens
acht inf. Trf.
zulässt.
W= IO, y)^i + Vifa y) r jy
sei. Wir wählen alsdann in dem im Hülfssatze erwähnten Bereiche
vier Punkte p 1} p 2 , p 3 , p±, unter denen nicht drei auf derselben Inte
gralcurve der Differentialgleichung gelegen sind. Nach Satz 5 des
§ 2 gestattet y"— co = 0 jede von ü t f, U 2 f • • ; U 9 f abhängige infi-
nitesimale Transformation
Uf = c 1 ÜJ -j- c 2 U 2 f -J- • • • c s U 8 f + c 9 U 9 f.
Wir wollen nun die neun Constanten c 1} c 2 • • • c 9 so wählen, dass
üf die vier Punkte p 1} p 2 , p 3 , p± invariant lässt. Sind x k , y k die
Coordinaten des Punktesp k , so ist dazu notwendig und hinreichend, dass:
Cj (%k, yf) “^2^2 (j^k) yf) -p ' " ■ ”j“ Cg lg (x k , yf) = 0,
yk) + c 2 r] 2 {x k , y k )~f h C 9 %{x k , yf) = 0
(k = 1, 2, 3, 4)
sei. Dies sind acht Gleichungen für die neun Grössen c 1; c 2 • • • c 9 .
Sie lassen sich immer erfüllen, sodass also bei den gemachten Vor
aussetzungen stets eine Transformation
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