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Geometrische Deutungen sim. gew. u. linearer partieller Differentialgl. 191
— die Integralcurven u = a, v — h — definiert, werden durch die
lineare partielle Differentialgleichung (2) diejenigen Flächen
Si(u, v) — Const.
bestimmt, deren jede von je oo 1 Integralcurven erzeugt wird. Sind
die Integralcurven bekannt, so sind es auch die von ihnen gebildeten
Integral
flächen.
Flächen, die Integral flächen, und umgekehrt.
Die Integration der linearen partiellen Differentialgleichung (2)
ist demnach auf diejenige des simultanen Systems (1) zurückführbar,
oder auch umgekehrt.
Sind u und v zwei von einander unabhängige Lösungen von (2),
d. h. Integrale von (1), so stellen die Gleichungen
u = a, v — b
die oo 2 Integralcurven von (1) dar. Diese Curven nennen wir nach
Monge auch die Charakteristiken der linearen partiellen JDifferential-
gleichtmg (2). Wir können daher sagen: Jede Lösung von (2) stellt
gleich Const. gesetzt eine von oo 1 Charakteristiken erzeugte Integral
fläche von (1) dar, und umgekehrt erzeugt eine continuierliche Schar
von oo 1 Charakteristiken — etwa alle von einer beliebigen Curve aus
gehenden Charakteristiken — stets eine Integralfläche.
Wir wollen diese geometrischen Deutungen durch einige sehr ein
fache Beispiele erläutern.
1. Beispiel: Die lineare partielle Differentialgleichung
Beispiele.
hängt zusammen mit dem simultanen System
dx dy dz
y — x 0
Dasselbe ordnet einem Punkt (x, y, s) des Raumes eine Fortschrei-
tungsrichtung zu, deren Richtungscosinus proportional y, — x, 0 sind,
die also zur (xy)-Ebene parallel und auf dem Lote vom Punkt aus
auf die #-Axe senkrecht steht. Verfolgt man die Fortschreitungs-
richtung von Punkt zu Punkt, so beschreibt man einen Kreis, der
seinen Mittelpunkt auf der #-Axe hat und dessen Ebene auf der 0-Axe
senkrecht steht. Die Charakteristiken sind also sämtliche Kreise, welche
durch Rotation um die #-Axe entstehen, die von Charakteristiken er
zeugten Integralflächen daher die Rotationsflächen mit der £-Axe als
Rotationsaxe. In der That ist die Gleichung einer solchen
f=z — (p(x 2 + y 2 ) = 0
und hier ist