Über d, Anzahl d. unabh. inf. Punkttrf. e. Diffgl. zweit. Ord. in x, y. 405
ist, so werden die Richtungen y durch p k vermöge einer infinitesimalen
projectiven Transformation untereinander vertauscht. Hierbei bleibt das
Doppelverhältnis von vier beliebigen Strahlen dieses Büschels invariant,
also auch das von yf, yf, yf und irgend einer Richtung y. Da nun
vii vii Vs selbst invariant sind, so ist deshalb notwendig auch diese be
liebige Richtung y invariant.
Somit hat sich ergehen: Bei der infinitesimalen Transformation Uf
bleiben die Linienelemente durch jeden der vier invarianten Punkte eben
falls invariant. Nun hat jede durch p k gehende Integralcurve in p k ein
Linienelement (x k , y k , y), und zu zwei verschiedenen Linienelementen ge
hören auch verschiedene Integralcurven. Da die Linienelemente bei ü'f
invariant bleiben, so folgt mithin, dass auch jede durch p k gehende
Integralcurve bei Uf invariant ist. Ist nun schliesslich p ein beliebiger
Punkt unseres Bereiches, so gehen durch ihn nach unserem Hülfssatz
und nach der Voraussetzung, dass keine drei der vier Punkte p k auf
einer Integralcurve liegen, mindestens zwei Integralcurven nach den
invarianten Punkten, also zwei invariante Curven. p muss deshalb als
Schnittpunkt der beiden invarianten Curven auch invariant sein. Eine
Transformation unserer Gleichung y" — co — 0, welche vier Punkte
jenes Bereiches invariant lässt, lässt also alle Punkte desselben und
— wie durch analytische Fortsetzung folgt — überhaupt alle Punkte
der Ebene in Ruhe, d. h. sie ist die Identität.
Demnach kann es höchstens acht von einander unabhängige in
finitesimale Transformationen unserer Gleichung geben, denn die Vor
aussetzung, dass es neun gebe, führte zu einer wirklichen Transformation
Uf, welche die vier Punkte in Ruhe lässt, und nicht zur Identität.
Theorem 39; Eine gewöhnliche Differentialgleichung ziveiter
Ordnung in x, y:
V, V, y") — 0
gestattet höchstens acht von einander unabhängige infinitesi
male Transformationen in x, y.
Es möge hier ohne Beweis angeführt werden, dass jede Differential
gleichung zweiter Ordnung, welche wirklich acht unabhängige infinitesimale
Transformationen gestattet, durch Einführung neuer Veränderlicher auf die
Form y" = 0 reducibel ist. Diese Gleichung hat zu Integralcurven die
oo 2 geraden Linien der Ebene. Sobald also eine Differentialgleichung
zweiter Ordnung acht von einander unabhängige infinitesimale Transfor
mationen zulässt, können ihre oo 2 Integralcurven in die Geraden der Ebene
transformiert werden.