158 II. Abschnitt. Spezielle Flächen. Strahlensysteme.
Welches ist nun die Bedingung dafür, daß die Flächen
des Systems (1) ein dreifach orthogonales System bilden?
Die drei durch den Punkt (u, v, w) gehenden Flächen
schneiden sich in drei Raumkurven, die durch diesen Punkt
hindurchgehen. Diese müssen nun offenbar aufeinander
senkrecht stehen. Von den drei Raumkurven ist aber die
erste definiert durch u = konst., v = konst., die zweite durch
-y=konst., w=konst., die dritte durch w=konst., u = konst. und
die Richtungskosinus der Tangenten dieser drei Kurven im
Punkte (u, v, w) sind nach Bd. I, § 2, (5) proportional mit
dx dy dg . . dx dy dg , dx dy dg
rs—, VS -tt- bezw. mit ä-, Tr-? 3- bezw. mit -5-, ■=-.
dw dw dw du du du dv dv dv
Die Bedingung dafür, daß diese drei Tangenten aufeinander
senkrecht stehen, ist also
= 0
(3)
wo in den Summen immer nur das auf x bezügliche Glied
angegeben ist.
Satz. Die Gleichungen (3) sind die notwendigen
und hinreichenden Bedingungen dafür, daß die Glei
chungen (1) ein dreifach orthogonales Flächensystem
darstellen.
§ 34. Die Fundamentalgrößen eines dreifach ortho
gonalen Flächensystems. Gleichungen von Lamé.
Lamé hat für ein dreifach orthogonales System wichtige
Gleichungen aufgestellt. Wir erhalten diese auf die ein
fachste Art, wenn wir die sechs Fundamentalgrößen JE,
F, 6r, D, D', JD" für die einzelnen Flächen des Systems
berechnen. Die Gauß-Mainardischen Gleichungen geben
dann sofort die Laméschen Gleichungen.
Wir bezeichnen im folgenden alle auf die Flächen
u = konst. bezüglichen Größen mit dem Index u und ent
sprechend für v und w. Es wird sich zeigen, daß sämtliche
Fundamentalgrößen sich durch folgende drei Größen und
ihre Differentialquotienten ausdrücken lassen.
(1)