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V. Abschnitt. Differentialgleichungen
Die Aufgabe, welche der Analysis einer solchen Öleichung oder einem
System derartiger Gleichungen, einem Differentialsystem, gegenüber er
wächst, besteht im engeren Sinne in der Aufsuchung aller solchen Funk
tionen y, z,. . . im ersten, bzw. z, u,. . . im zweiten Falle, welche nebst
ihren betreffenden Differentialquotienten die vorgelegten Differentialgleich
ungen identisch, d. i. für alle Werte der unabhängigen Variablen erfüllen.
Im weiteren Sinne richtet sich die Aufgabe dahin, aus den Differential
gleichungen selbst Eigenschaften der durch sie definierten Funktionen
zu gewinnen.
Die durch die obigen Definitionen gekennzeichnete Scheidung in ge
wöhnliche und partielle Differentialgleichungen drückt sich in der Theorie
und Behandlung der Differentialgleichungen am schärfsten aus.
Neben den gewöhnlichen und partiellen spricht man auch von totalen
Differentialgleichungen und Systemen solcher. Man versteht unter einer
totalen Differentialgleichung mit den Variablen x, y, z, . . . eine Gleichung,
die zwischen diesen Variablen und ihren Differentialen dx, dy, dz, . , .
besteht und in bezug auf die letzteren homogen ist mit einem positiven
ganzen Homogenitätsgrade. Hiernach ist beispielsweise
Xdx + Ydy + Zdz = 0,
worin X, Y, Z im allgemeinen Funktionen von x, y, z bedeuten, eine totale
Differentialgleichung ersten Grades:
X x dx 2 + Y t dif + Z x dz* - 0
X 2 dx 2 -f Y 2 dy 2 -j- Z 2 dz 2 = 0,
wo über X 1} . . . X,, . . . dasselbe gilt, was vorhin über X,. . . gesagt
wurde, ein System von zwei totalen Differentialgleichungen zweiten Grades.
Hier wird zunächst keine Unterscheidung zwischen unabhängigen und
abhängigen Variablen getroffen, und man kann die Aufgabe, die durch
die Gleichung bzw. die Gleichungen gestellt ist, dahin formulieren^ es
seien alle endlichen Gleichungen zwischen den Variablen herzustellen, die
durch Differentiation nach eventueller algebraischer Umformung wieder
zu den gegebenen Differentialgleichungen führen.
Die vorstehenden Definitionen setzen uns in den Stand, Differential
gleichungen bestimmter Art rein analytisch aufzustellen; es ist aber nichts
darüber gesagt, welcher Natur die sachlichen Fragen sind, die zu Diffe
rentialgleichungen Anlaß geben. Hierüber genüge an dieser Stelle die
folgende Bemerkung.