Diese Formel gilt für die Funktion x = ]/ x 2 + y 2 , wie sich auch immer x und y
unendlich wenig ändern mögen.
§ 1. Partielle Differentiation.
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uns also im Grunde x und y als Funktionen der Zeit t vor
und zwar, da sich x und y beliebig ändern können, als beliebige
Funktionen x = cp[t), y = xp(t) der Zeit t. Dann wird z oder f(x, y),
wenn wir darin für x und y diese Funktionen der Zeit t einsetzen,
ebenfalls eine Funktion der Zeit:
z=f(cp{t), .
1. Beispiel: Ein Punkt P oder (X, y) bewege sich in der Ebene, d. h.
x und y seien unabhängige Veränderliche. Sind die Einheiten von x und y
gleich groß, so hat P vom Anfangspunkt 0 die Entfernung:
% = ]/x 2 + y 2 •
Wie ändert sie sich, wenn sich P unendlich wenig bewegt, d. h. wenn sich x
und y beide um unendlich kleine Größen ändern? Man lasse P irgend eine
Bahnkurve durchaufen, indem man wie auf S. 510
x = <p(t), y = y>{t)
s§tzt. Dann wird die Entfernung % eia#*Punktion der Zeit allein:
* = VI(p {t)f + [y (t)f.
Ihr Differentialquotient ist nach der Kettenregel zu berechnen. Setzt man
nämlich den Radikanden gleich so ist x = V w und
dx dz dw _ 1 dw
dt dw dt 2 1/w dt
Der Radikand w ist eine Summe u -h v, die gliedweise differenziert wird. Nun
hat u — [cp (i)] J den nach der Kettenregel zu berechnenden Differentialquotienten:
d u
d t
d u.
dcp
d cp
d t
2 <p(t)cp' if).
Ebenso hat v den Differentialquotienten 2 ip (t) ip' (t), so daß w = u -f- v den
Differentialquotienten 2 cp (t) pp' (f) + 2 yj{t)ip'(t) hat. Daher kommt:
d% _ cp jt) cp' (t) + ip (f) ip' jt) _
dt ]/[<*> (¡f)P + [VW?
Diese Formel, die dx liefert, ist noch unvollkommen, weil sie nur für die
jenige Bewegung des Punktes P gilt, die dem Gesetz x = cp {t), y = yj (t)
folgt. In der gestellten Aufgabe, die Änderung von % — OP bei einer unend
lich kleinen Bewegung des Punktes P in der Ebene zu ermitteln, war von diesem
Gesetz keine Rede. Man muß deshalb das Ergebnis von diesen besonderen An
nahmen befreien. Das ist leicht, denn es ist dx : dt = cp'(t), dy: dt = y>' (t).
Setzt man diese Werte für cp' (t) und y>' (t) ein und ebenso x und y für cp (if)
und yj{t), so hebt sich beiderseits auch dt fort und es kommt:
(1)
dx =
xdx + y dy
V x 2 + y 2