640 Zwölftes Kapitel: Funktionen von mehreren Veränderliehen.
Nach (3), S. 74, sind die partiellen Differentialquotienten von 2
oder f[x, y) nach x und y definiert durch die Formeln:
! dx _ fix+Ax,y)-fix,y)
d* _ |- m f{x,y + Ay) - f(x,y) _
dy A y=0 A y
Jedesmal ist beim Limeszeichen angegeben, welche Größe nach
Null streben soll.
Jetzt wollen wir den allgemeinen Fall betrachten, nämlich
gleichzeitig x und y wachsen lassen. Zunächst stelle man sich vor,
x und y ändern sich zeitlich, seien also irgend welche stetige und
differenzierbare Funktionen x = cp[t), y = xp(t) der Zeit t. Wenn t
um At wächst, mögen Ax und Ay die zugehörigen Zunahmen von x
und y sein, also:
Ax = cp (t + At) — cp (¿), Ay = pj [t + At) — ip(t).
Dabei geht z = f(a-,y) in f{x + Ax, y + Ay) über. Mithin wird
der zugehörige Zuwachs von z:
Az = f{x + Ax,y + Ay) — f{x,y).
Rechter Hand steht zuerst ein Ausdruck, der aus dem Subtrahenden
f[x,y) hervorgeht, wenn,sowohl x um Ax als auch y um Ay wächst.
Es ist zweckmäßig, dies in zwei Schritte zu zerlegen, wobei einmal
nur x um Ax und das andere Mal nur y um Ay zunimmt. Das er
reicht man, indem man rechter Hand den Ausdruck fix, y + Ay) sub
trahiert und dann wieder addiert, was gestattet ist. So kommt:
Az = f{x + Ax,y + Ay) — f\x, y Ar Ay)
+ f( x , V + Ay)- f[x, y).
In der ersten Differenz rechts steht jetzt ein Minuend, der aus
dem Subtrahenden fix, y + Ay) hervorgeht, wenn nur x um Ax
wächst, und in der zweiten Differenz rechts steht ein Minuend, der
aus dem Subtrahenden fix,y) hervorgeht, wenn nut y um Ay wächst.
Dividiert man die erste Differenz mit Ax und multipliziert man sie
dann wieder mit Ax, so bleibt alles richtig. Ebenso werde die
zweite Differenz mit Ay dividiert und multipliziert. Schließlich
werde die ganze Gleichung mit At dividiert. Dann kommt:
A% _ f[x + Ax,y + Ay) — fix, y + Ay) Ax
+
Ax
fix, y + Ay)
fix, y)
Ay