Quadraturen — Zurückf. auf. 523 Quadraturen — Zurückf. auf.
beschränken müssen, wo A, B, C . . . S Functionen von x t , x t . . . x^, z und
der partiellen Diffcrcnzialquotientcn von z bis einschliesslich zur s—1 ten Ord
nung sind, eine Gleichung, die man symbolisch auch schreiben kann:
JA , q, r. ..
^ dx c<l dx (<7 dx ...
= 0,
wo
«l + «2 + «S
ist.
Aber auch hierbei entbehren die an
gewandten Methoden der Allgemein
heit.
Wir werden uns jetzt zunächst mit
den Gleichungen erster Ordnung zu be
schäftigen haben, und ehe wir die Me
thoden zur Auflösung derselben geben,
untersuchen, welchen Transformationen
dieselben unterliegen, und welches die
Natur ihrer Integrale sei.
2) Allgemeines über die Glei
chungen erster Ordnung und
ihre Integrale.
Da in den partiellen Gleichungen von
beliebiger Ordnung die Differenzialquo
tienten einer Variablen z nach den an
dern Variablen x L , x t . . . x^ genom
men, enthalten sind, so wird offenbar
als Integral eine Gleichung gefordert,
welche z als Function von ® l , x 2 . . .
x gibt.
n °
Im Wesen einer partiellen Differen
zialgleichung liegt es also, dass sie nur
ein Integral habe, wenn sie, wie hier
f{x „ or 2 . . . x n z
-f- • . . ~ s
angenommen, nur eine abhängige Varia
ble enthält.
Es muss aber gezeigt werden, dass
auch wirklich jede partielle Differenzial
gleichung ein solches Integral habe und
wie dasselbe beschaffen, d. h. wie viel
Constanten oder sonstige willkürlich zu
bestimmende Grössen in demselben ent
halten seien.
Wir thun dies an dieser Stelle für die
Gleichungen erster Ordnung.
Sei
F(x lf x 2 . . . x n , 2) — 0
eine beliebige Gleichung, welche noch
ausser den Variablen eine Anzahl Con
stanten enthält, so kann man dieselbe
nach x t , x 2 . .* . x n differenziiren, und
erhält auf diese Weise noch n, also im
Ganzen n-\-1 Gleichungen, aus denen
man n Constanten eliminiren kann , um
schliesslich zu einer Gleichung zu gelan
gen, welche ausser ar,, x 2 ... x , z
, dz dz dz , „
noch -r—■, t— . . . t— enthalt,
cur, 0x 2 dx
1 1 11
Sei:
dz dz dz
dx.’ dx~ ’ ’ dx J
12 n
diese Gleichung, so kann f eine ganz
beliebige Form haben, wenn F nicht
näher besrimmt ist, und man sieht da
her: „dass jede partielle Differenzial
gleichung erster Ordnung f—0 ein In
tegral F= 0 hat, welches n willkürliche
Constanten a„ a 2 . . . a , also soviel
enthält, als die Differenzialgleichung ab
hängige Variable hat.“
Dieses Integral wird das vollständige
genannt. Man kann aus demselben be
liebige partikuläre Integrale gewinnen,
wenn man den Constanten beliebige
hT =(f * • ' *«’
n
Werthe gibt. — Indessen haben die par
tiellen Differenzialgleichungen noch In
tegrale von einem ganz verschiedenen
Charakter, welche statt der willkürlichen
Constanten willkürliche Functionen der
Variablen enthalten.
Ein solches Integral heisst allgemei
nes, und offenbar ist es wirklich von
allgemeinerer Art als das vollständige
Integral. Vom Dasein eines solchen all
gemeinen Integrals aber überzeugen wir
uns durch folgende Schlüsse.
Schreiben wir zunächst die gegebene
Differenzialgleichung unter der Form:
dz dz dz .
s> —, s— • • • j h
ox, oxox
1 1 11 — 1
und geben der Grösse x die continuirlich auf einander folgenden Werthe;
s— 1’