Die eingliedrige Gruppe der Rotationen nm einen festen Punkt in der Ebene. 9
Auf einen beliebigen Punkt (x 0 , y 0 ) mögen nun alle Rotationen
unserer eingliedrigen Gruppe ausgeführt werden. Der geometrische
Ort der Lagen, in die er gelangt, ist offenbar ein Kreis um 0, was
auch auf analytischem Wege hervorgeht, da diese Lagen (x, y) durch
die Gleichungen
x — x 0 cos a — y 0 sin cc, y — x 0 sin a -f- y 0 cos a
gegeben werden und hiernach für alle a
x 2 -j- y 2 = x 2 -f y 2 (= Const.)
ist. Demnach nennen wir diesen Kreis die Bahncurve des Punktes bahncurve.
(x 0 , y 0 ). Es ist einleuchtend, dass wir für jeden anderen Punkt dieses
Kreises genau dieselbe Bahncurve gefunden hätten. Im ganzen giebt
es also oo 1 solche Curven, bestehend aus allen Kreisen um den Mittel-,
punkt 0. Wir nennen sie die Bahncurven der eingliedrigen Gruppe.
Weil unter den Rotationen der Gruppe auch die infinitesimale ent
halten ist und diese den Punkten (x 0 , y Q ) unendlich kleine Bewegungen
erteilt, so ist begrifflich klar, dass die Richtung der Bahncurve, welche
durch den Punkt (x 0 , y 0 ) geht, in diesem mit der Richtung zusammen
fällt, welche die infinitesimale Rotation dem Punkte zuordnet. Letztere
Richtung steht, wie bemerkt, auf dem Radiusvector senkrecht; die
Bahncurve könnte somit auch durch einen Punkt erzeugt werden, der
sich beständig senkrecht zu seinem Radiusvector bewegt. Dies ist hier
auch geometrisch klar.
Die Bahncurve als Ganzes aufgefasst bleibt bei jeder Rotation
der eingliedrigen Gruppe in Ruhe, da jeder ihrer Punkte bei einer
beliebigen Rotation der Gruppe wieder in einen Punkt auf ihr über
geht, der Kreis sich also nur in sich verschiebt. Es erhellt dies eben
sowohl aus dem Begriff der Bahncurve wie aus der geometrischen An
schauung. Jede der oo 1 Bahncurven ist also bei der eingliedrigen
Gruppe invariant. Umgekehrt muss eine jede Curve, die bei der Gruppe invariante
invariant bleibt, natürlich alle Punkte enthalten, in welche ein be
liebiger Punkt der Curve bei allen Rotationen der Gruppe übergeht,
d. h. eine Bahncurve sein. Nur ein Ausnahmefall ist besonders zu
untersuchen. Es wäre ja möglich, dass eine invariante Curve aus
lauter Punkten bestände, die sich bei den Rotationen der Gruppe
überhaupt nicht bewegen, sondern einzeln in Ruhe bleiben. Aber mau
sieht ohne weiteres, dass bei unseren Rotationen im Endlichen nur
ein Punkt, nämlich 0, in Ruhe bleibt, also keine derartige Curve
existiert.
Lässt man auch imaginäre Punkte zu, so bleiben auch die beiden
Geraden x -j- iy = 0 und x — iy = 0 invariant bei allen Rotationen der