§ 15. Satz von Bonnet.
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dx dx dy dy 6062 , . .. ... . . .
-k—, ~k~, -t—, • und schließlich hieraus x, y, 0
du dv du dv du dv ’
als Funktionen von u und v durch Quadraturen. Bon net
hat nun folgenden wichtigen Satz aufgestellt:
Satz 1 (von Bonnet). Eine Fläche ist bis auf
ihre Lage im Raum und die Spiegelung an einer
Ebene vollständig bestimmt, wenn ihre sechs Funda
mentalgrößen so bestimmt sind, daß sie den Diffe
rentialgleichungen (1) bis (3) genügen.
Wir beweisen den Satz geometrisch: Fürs erste sind
zwei Flächen F und Pj, die dieselben Fundamentalgrößen
E, F, G besitzen nach § 11, Satz 1 aufeinander abwickel
bar und daher auch aufeinander konform abgebildet, und
zwar nach § 8, Schluß entweder in gleichem Sinne oder in
entgegengesetztem Sinne. Im letzteren Falle nehme man zu F x
in Beziehung zu einer beliebigen Ebene (z. B. XF-Ebene)
das Spiegelbild F[; F[ besitzt nun offenbar auch dieselben
sechs Fundamentalgrößen wie F und ist auf F abwickelbar,
aber nunmehr so, daß die konforme Beziehung eine solche in
gleichem Sinne ist. Jetzt läßt sich aber zeigen, daß F und
F[ kongruente Flächen sind. Denn sind P und Pf ent
sprechende Punkte von F und Pf, so haben nach § 3, (17)
entsprechende Normalschnitte in P und Pf gleiche Krüm
mungen, oder die Schmiegungsparaboloide in den ent
sprechenden Punkten sind kongruent. Überzieht man nun
P 1 und Pf mit dem Netz der Parameterkurven, so stoßen
in jedem Flächenpunkte vier unendlich kleine Vierecke zu
sammen. Legt man eines der von P ausgehenden Vierecke
auf das entsprechende in Pf, so müssen die drei anderen
Paare entsprechender Vierecke wegen der Kongruenz der
Schmiegungsparaboloide zusammenfallen, ohne daß die
Flächen verbogen werden. Daraus folgt, daß immer
ein Viereck auf das entsprechende andere fällt, ohne daß
die Flächen eine Biegung erfahren. Die beiden Flächen F
und Pf sind also kongruent, womit der Beweis des Satzes
von Bonnet erledigt ist.
Der Satz von Bonnet bildet die Grundlage für die
Lösung der Aufgabe, Flächen von gegebenen Eigen
schaften zu finden. Der Gang der Lösung ist folgender.
Zuerst wähle man ein bestimmtes, für die Aufgabe
passendes System von Parameterkurven u, v; dies gibt zwei