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Kap. IX. Theorie der Raumkurven und Flächen
Wir betrachten jetzt eine Fläche, die wir uns vorläufig
geometrisch gegeben denken. Fällen wir von einem beliebigen
Punkte (x, y, z) der Fläche das Lot auf die xy-Ebene, so
gebt ein Fußpunkt (x, y) in dieser Ebene hervor. Umgekehrt
wird zu jedem Punkte (x, y) der Ebene — innerhalb eines
gewissen Yariabilitätsbereiches von x und y — ein Punkt
(x, y, z) der Fläche gehören, dessen Höhe z über jenem Fuß
punkte eine Funktion von x und y sein wird. Daher definiert
analytisch eine Gleichung von der Form
(4) z = fix, y)
eine Fläche. Diese Gleichung ist nach z aufgelöst. Soll es
noch dahingestellt bleiben, nach welcher der drei Koordinaten
sie auflösbar ist, so wird die Fläche durch eine unaufgelöste
Gleichung
(5) F(x, y,e) = 0
gegeben. Wir schließen hieraus: In der Form (3) wird eine
Raumkurve als Schnittkurve von zwei Flächen F= 0 und 6r = 0
definiert.
Es gibt eine noch allgemeinere Art, eine Fläche analytisch
zu definieren. In (1) waren die Koordinaten eines Punktes
(x, y, z) einer Kurve als Funktionen einer Hilfsveränderlichen t
gegeben. Wir wollen dagegen jetzt x, y, z als Funktionen von
zwei Hilfsveränderlichen u und v annehmen:
(6) x = <p(u,v), y = x (u,v), z = il>(u,v).
Alle Punkte (x, y, z), deren Koordinaten hierdurch bestimmt
werden, gehören einer Fläche an, wenn die Funktionen g
nicht alle drei voneinander abhängig sind und zwei der Glei
chungen u und v als Funktionen der Koordinaten definieren.
Sind nämlich z. B. cp und % voneinander unabhängig, so setzen
wir die durch die beiden ersten Gleichungen definierten Funk
tionen u und v von x und y in die letzte Gleichung ein, wo
durch eine Darstellung von der Form (4) hervorgeht,
Ein einfaches Beispiel hierzu gibt uns die Darstellung
einer Kugel mit dem Radius r, deren Mittelpunkt der Anfangs
punkt ist, wenn wir uns der räumlichen Polarkoordinaten
r, 6, x\) bedienen (vgl. Nr. 97). Denn vermöge
(7) x == r sind cosxjj, y[ = r sinö sin^, z = r cos#
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