Beispiele: Klassen von Differentialgleichungen erster Ordnung in x, y. 141
1. Beispiel: Sei vor gelegt die eingliedrige Gruppe der Trans
lationen längs der x-Axe:
x 1 = x + a, y x = y.
Um alle invarianten Scharen von oo 1 Curven zu finden, muss man
von einer Curve ausgehen. Entweder ist ihre Gleichung frei von x
oder nicht. Im ersten Fall ist sie Bahncurve, bleibt also bei allen
Transformationen der eingliedrigen Gruppe invariant. Die Schar der
invarianten Bahncurven wird dargestellt durch
y = Const.
oder durch die Differentialgleichung
dy — 0.
Enthält dagegen die Gleichung der Curve x, so ist sie nach x auflösbar:
x — <p(y) — 0.
Durch die Translationen der Gruppe geht sie über in die Schar von
oo 1 Curven:
x — — Const,,
deren Differentialgleichung die Form hat:
1 — 9>'{y)y'= 0.
Alle Differentialgleichungen also, welche frei von x sind, gestatten
die eingliedrige Gruppe der Translationen längs der x-Axe. Insbesondere
ist dy = 0 die Differentialgleichung der Bahncurven.
Die infinitesimale Transformation der Gruppe lautet und die
allgemeine Form der invarianten Differentialgleichung, mit Ausschluss
von dy = 0, ist:
F{y)dy — dx — 0.
Bestimmt man nach Theorem 8 des § 1, 6. Kap., hieraus einen Multi
plicator der Differentialgleichung, so ergiebt sich derselbe gleich 1.
In der That ist ja auch schon die linke Seite der Differentialgleichung
ein vollständiges Differential.
2. Beispiel: Yorgelegt sei die eingliedrige Gruppe von affinen
Transformationen:
x 1 = ax, y 1 = y.
Um alle invarianten Curvenscharen zu finden, müssen wir auf eine
beliebige Curve alle Transformationen der Gruppe ausführen. Zunächst
kann die Gleichung dieser Curve frei von x sein. Dann bleibt die
Curve invariant, und so ergiebt sich die Schar der Bahncurven
y — Const.