134 Elem. der Differentialrechnung. § 5. Die höheren Differentialquotienten usw.
Jeder Punkt x des Bereichs der Variablen geht in einen neuen
x -f- dx, über, wobei dx eine von x abhängige Größe von der Form
dx = (5)
sein möge; geometrisch gesprochen wird die x-Achse in sich selbst
transformiert, wobei jeder der Punkte F, P 17 P 2 , • • • in einen be
stimmten andern F', Pi, P'%, • • • übergeht,
Fig. 35. Auf die solcherart einander zu
geordneten Punkte wird die Bildung der
Differenzenquotienten gestützt und hierauf
durch den Grenzprozeß lim a = 0 der Über
gang zu den Differentialquotienten herhei-
geführt; a ist also hinterher eine Infinitesi
malgröße, deren Ordnung mit 1 festgesetzt
werden soll. Kommt es bei diesem Vor
gänge auf die Funktion y(x) gar nicht an, so steht die Sache anders,
wenn man zur Bildung der Differentiale schreitet: in diese geht %(x)
als Faktor ein. Die Bildung der höheren Differentiale gestaltet sich
aber nunmehr wie folgt; Aus
dy = y dx
ergibt sich sukzessive
d 2 y = y" dx 2 -f- y'd 2 x
d 3 y = y"'dx 3 + 3y"dx d 2 x -f y d 3 x,
und aus (5) erhält man zur eudgiltigen Ausführung dieser Formeln:
d?x = odyjf
d 3 x = a s \x% 2 +
(6)
(7)
Man erkennt, daß dx, d 2 x, d 3 x, • • • und wegen (6) ebenso dy, cl 2 y,
d 3 y, ■ ■ • infinitesimale Größen 1, 2, 3, • • • Ordnung werden.
Aus jeder Annahme über %(x) ergäbe sich so eine besondere
Differentialrechnung. Die einfachste Annahme ist y(x)=l-, aus ihr
folgt ein von x unabhängiges dx, und Aveiter, da alle Ableitungen von
y(x) dann Null sind,
d 2 x = d 3 x = • ■ • = 0, (8)
wodurch d 2 y, d 3 y, • • • d n y die einfachen Aus
drücke des vorigen Artikels annehmen.
Geometrisch bedeutet diese Annahme
so viel, daß als Transformation der a;-Achse
ihre Translation in sich gewählt Avird, wo
bei jeder ihrer Punkte um dieselbe Strecke
verschoben wird, Fig. 36. Auch der darauf
folgende Greuzübergang besteht in einer
Y