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Kap. VI. Theorie der Maxima und Minima
gebenen Stelle A des ersten Raumes nach einer gegebenen
Stelle E des zweiten Raumes gelangt. Die Wege sind in
jedem der beiden Räume augenscheinlich geradlinig. Daher
wird ein Punkt G auf der Ebene E so gesucht, daß die
Strecke AG, dividiert mit a, und die Strecke GE, dividiert
mit ß, die kleinste Summe geben. Legen wir durch A und
E die Ebene senkrecht zu E, so wird sie E in einer Geraden
CE schneiden. Bedeutet L den Fußpunkt des Lotes von G
auf CE, so ist die Hypotenuse AG des rechtwinkligen Drei
ecks ALG länger als die Kathete AL und die Hypotenuse
GE des rechtwinkligen Dreiecks GLE länger als die Ka
thete LE. Daher muß der gesuchte Weg notwendig in jener
Vertikalebene ACEE liegen.
Mitbin handelt es sich darum, einen Punkt H auf CI)
so zu finden, daß AH:a + HE:ß ein Minimum wird. Es
sei AC = a, EE=b, CE = c. Ferner sei H zunächst be
liebig auf CE gewählt, so daß CH = x zu setzen ist, positiv
genommen etwa im Sinne von C nach E, während a, b, c posi
tive Konstanten sind. Alsdann ist A H = ]/x* -f a 2 und HB
= |/(c—x) 2 -\-b“, so daß also das Minimum der Funktion
y = +« 2 + j Vl c ~
gesucht wird. Dabei sind die Wurzeln ebenso wie a und ß
positiv. Diese Funktion y von x ist überall stetig. Es kommt
ferner:
/ \ _ X C — X
y a]/a: s -f a s ßV( c — #)*+ír ,
so daß auch y' überall stetig ist. Nach Satz 1 von Nr. 142
muß x so gewählt werden, daß y = 0 wird. Wenn wir die
Wurzeln durch Quadrieren entfernen, ergibt' sich demnach für
das gesuchte x die Gleichung vierten Grades:
ß 2 x 2 (c — x) 2 -f ß 3 b 2 x 2 — u 2 x 2 (c — x)*— a 2 a 2 (c — x) 2 = 0.
Da sie durch Beseitigung der Wurzelzeichen hervorgegangen
ist, gehören jedoch zu ihren Lösungen x auch diejenigen
Werte, für die der Ausdruck (1) gleich Null ist, sobald die
darin auftretenden Wurzeln irgendwelche Vorzeichen haben.
Demnach sind nicht alle Lösungen der Gleichung vierten
Grades brauchbar.