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Kap, 9. Evoluteniläclie und Weingartenscher Satz.
Aus dem eben bewiesenen Satze von Weingarten können wir in
der Weise, wie es Lie getan bat, wieder den Satz in § 134 ableiten.
Wir kennen nämlich auf 8 1 unmittelbar die Kurven r x = Const,; mittels
einer Quadratur (§ 39, S. 72) ergeben sich die orthogonalen Trajektorien,
denen auf der Evolventen-TT-Fläche die Krümmungslinien der ersten
Schar entsprechen. Ähnliches gilt für diejenigen der zweiten Schar.
§ 136. Beltramis Satz über die Normalensysteme von Flächen,
die zugleich Flächen berühren.
Wie schon Weingarten gezeigt hat, ist neben Satz A) auch seine
Umkehrung richtig, bis auf einen Ausnahmefall, auf den wir später
zurückkommen werden. Zum Beweise stellen wir die folgenden von
Beltrami 1 ) herrührenden geometrischen Überlegungen an.
Auf einer beliebigen Fläche S nehmen wir eine Schar von oo 1
Kurven g an und betrachten das von den Tangenten der Kurven ge
bildete Strahlensystem. Damit diese Strahlen die Normalen einer
Fläche Z seien, ist notwendig, daß die Kurven g geodätische Linien
sind, da einer der Evolutenmäntel von Z dann eben die Fläche S ist
(S. 240). Wir wollen nun beweisen, daß diese Bedingung auch hin
reichend ist. Es seien die Kurven g geodätische Linien und t eine
ihrer orthogonalen Trajektorien. Wir betrachten die oo 1 Evolventen C
der Kurven g, die von t ausgehen. Der Ort dieser Evolventen C ist
nun eine Fläche Z, welche die Tangenten der Kurve g zu Normalen
hat. Denn ist MF ein Stück einer der Tangenten, das zwischen
dem Berührungspunkt M mit einer geodätischen Linie g und dem
Schnittpunkt P mit Z liegt, so ist es auch in P normal zur Evol
vente C. Lassen wir M längs einer Orthogonaltrajektorie t' der Kurven
g wandern, so bleibt MF beständig gleich dem zwischen t und V liegen
den Bogen der Kurven g, und daher ist auch der Ort der Endpunkte
P auf Z in P normal zu MF. Da also die Tangente MF in P Nor
male zweier verschiedener von P ausgehender Kurven auf Z ist, so ist
sie auch Normale von Z, was zu beweisen war.
Wir haben also das Ergebnis: Die notwendige und hinrei
chende Bedingung dafür, daß eine Schar von oo 2 Tangenten
einer Fläche 8 das Normalensystem einer und daher unend
lich vieler (paralleler) Flächen Z bildet, ist, daß die auf 8
von diesen Geraden umhüllten Kurven geodätische Linien
sind.
1) Eicerche di analisi applicata alla geometria. Giornale di Matexnatiche,
2. u. 3. Bd.