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Kap. IX. Theorie der Raumkurven und Flächen
253. Tangentenebene und Normale einer Fläche.
Nach Nr. 251 sei eine Fläche durch eine Gleichung
F(x, y,z) = 0
(1)
definiert. Wir setzen voraus, daß die Funktion F für einen
gewissen Variabilitätsbereich von x, y, z nebst allen ihren Ab
leitungen, soweit sie in der Folge Vorkommen werden, stetig sei,
und daß die Gleichung F = 0 innerhalb dieses Variabilitäts
bereiches z als eine Funktion von x und y definiere, die nebst
allen ihren Ableitungen, soweit sie in der Folge Vorkommen, stetig
ist. Alsdann ergeben sich z. B. die Ableitungen von z nach x
und y aus den Formeln:
(2)
die hinfällig werden, wenn F x , F y , F z alle drei gleich Null
sind. Die gemachten Voraussetzungen werden also gewiß nicht
erfüllt für Wertetripel x, y, z, für die F x , F, F. alle drei
verschwinden. Wir schließen daher durch unsere Annahmen
derartige singuläre Punkte (x, y, z) aus, die wir überhaupt nicht
zu untersuchen beabsichtigen.
Wenn nun
* = f( x , V)
(3)
die durch (1) definierte Funktion z von x und y bedeutet,
liegt hierin eine besondere Darstellung einer Fläche vor (vgl.
Nr. 251), und wir wollen zunächst von dieser Darstellung aus
gehen. Ein bestimmtes WArtepaar der beiden unabhängigen
Veränderlichen x, y sei gewählt und z aus (3) bestimmt
worden, wodurch ein Punkt M oder (x, y, z) der Fläche ge
wonnen wird. Nun gibt es unzählig viele Kurven auf der Fläche,
die durch diesen Punkt gehen. Wird nämlich y durch irgend
eine differenzierbare Funktion von x ersetzt, die für den be
trachteten Wert von x gerade den angenommenen Wert hat,
so wird nach (3) auch z eine differenzierbare Funktion von
x, die für den betrachteten Wert von x gerade den vorhin
bestimmten Wert hat. Jetzt sind daher y und z Funktionen von
x, die eine durch M gehende Kurve auf der Fläche definieren.
Nach (6) in voriger Nummer sind