Fünfter Abschnitt. Differentialgleichungen.
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Die verallgemeinerte Clai raut’sehe Gleichung ist der
analytische Ausdruck für ein Problem, das eine Fläche zu be
stimmen verlangt aus einer Eigenschaft ihrer Tangentialebene,
die von der Lage des Berührungspunktes in der Ebene unab
hängig und daher von allen ihren Punkten gleichmässig
erfüllt ist. Bringt man nämlich die Gleichung der Tangential
ebene im Punkte x/y/0 der unbekannten Fläche
% — e = Kl — x ) + 20? — y)
auf die Form
(3) £ = j?S + qv + * — P x — qy,
so bestimmt der Ausdruck 0—px — qy den Abschnitt der
Ebene auf der £-Axe; hiernach hängt dieser Abschnitt im
Allgemeinen von x, y, p und q ab; soll er von der Lage
des Berührungspunktes in der Ebene unabhängig sein, so
muss er sich auf eine Function f(jp, q) von p und q allein
reduciren, sodass
0 px qy — f(p, q)
wird. Dies aber ist die Clairaut’sche Gleichung, nur‘mit
veränderter Anordnung ihrer Glieder.
Wird nach der Fläche gefragt, deren Tangentialebenen
vom Ursprünge um eine gegebene Strecke r entfernt sind, so
führt dies auf eine Clairaut’sche Gleichung, weil von der
Lage des Berührungspunktes in dem Probleme nicht gesprochen
wird. In der That, die Ebene (3) hat vom Ursprünge den
Abstand
z — px — qy
Yp* + <1* + 1 ’
folglich ist
z—px — gy = r
Vp 2 +q*+l
oder
(4) 0 = px + qy + rY p 2 + q 2 + 1
die Differentialgleichung der gesuchten Fläche.
Diese selbst ist die mit dem Halbmesser r um den Ur
sprung beschriebene Kugel und bildet die singuläre Lösung
von (4), während die zweifach unendliche Gesammtheit ihrer
Tangentialebenen
0 = ax -f- by -f- r Y a 2 -f- h 2 -f- 1