Der mehrdimensionale Raum.
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wo Xi, X 2 , X 3 eindeutige analytische Funktionen von XiX 2 x 3
sind. Betrachten wir hier x x , x 2 , x 3 als die rechtwinkligen Koor
dinaten eines Punktes P des Raumes und t als die Zeit, so defi
nieren diese Gleichungen die Geschwindigkeit eines Punktes als
Funktionen seiner Koordinaten. Die allgemeine Lösung des
Problems erscheint in der Form:
(2) Xi — (fi (t, Ci, C 2 , C 3 ), x 2 = <p 2 (t, Ci, C 2 , C 3 ),
72 = 9?3 (t, Q,C 2 , C 3 ),
wo Ci, C 2 , C 3 willkürliche Konstanten sind. Eine besondere
Lösung
Xi = (fl (t), X 2 = (f 2 (t), x 3 = (f 3 (t)
liefert bei stetiger Veränderung der Zeit t eine gewisse Linie,
welche der Punkt P beschreibt; dieselbe heifst eine Bahnkurve
oder Trajektorie. Somit entspricht jeder besondern Lösung eine
Bahnkurve und umgekehrt.
Da die Funktionen Xj, X 2 , X 3 eindeutig sind, so geht durch
jeden Punkt des Raumes eine und nur eine einzige Bahnkurve.
Dieser Satz erleidet nur eine Ausnahme, wenn eine der drei
Funktionen unendlich wird oder wenn alle drei zugleich den
Wert null annehmen; solche Punkte heifsen singuläre Punkte.
Wir betrachten im Raume irgend eine Kurve, welche nicht
selbst eine Trajektorie ist. Dann geht durch jeden Punkt dieser
Kurve eine Trajektorie und ihre Gesamtheit bestimmt eine Fläche,
die Trajektorienfläche. Eine solche Fläche kann, wofern sie nicht
durch einen singulären Punkt hindurchgeht, durch keine Trajek
torie geschnitten werden. Sobald eine geschlossene Trajektorien
fläche existiert, teilt sie den Raum in zwei Teile, und keine Tra
jektorie kann aus dem einen in den andern Teil übertreten. Wenn
also die Anfangslage des Punktes P innerhalb dieser Fläche sich
befindet, so wird der Punkt auch während der ganzen Bewegung
im Innern verbleiben; läfst man auch die Zeit t von — QD bis
+ 00 variieren, so bleiben die drei Gröfsen x x , x 2 , x 3 unterhalb
gewisser Grenzen. Diesen Fall bezeichnet man als Stabilität.
Somit ist die wichtige analytische Frage nach der Stabilität auf
die geometrische Untersuchung zurückgeführt, ob es geschlossene
Flächen der bezeichneten Art gebe. 31 )
Wir haben hier rein analytische Probleme, deren Aufstellung
und deren Lösung dadurch besondere Klarheit erhält, dafs man