§ 3. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ «ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ» И «УСЛОВИЙ РЕГУЛЯРНОСТИ»
Рассмотрим преобразования к новым («ортогональным») независимым переменным двух дифференциальных выражений, играющих важную роль во многих вопросах анализа:
где
функция независимых переменных х и у; они называются иногда дифференциальными параметрами Ламе для функции
соответственно первого и второго порядков и обозначаются через
Заметим, что
есть не что иное, как
(см.
— так называемый лапласиан для функции
, который часто, если нет опасности смешения понятий, обозначается с помощью символа
без индекса 2, т. е.
Кроме того, мы выразим в криволинейных (ортогональных) координатах условия регулярности плоского отображения.
74. Параметр первого порядка.
Преобразуем параметр первого порядка
к новым независимым переменным
при условии, что они образуют систему криволинейных ортогональных координат:
причем
(п°34). В соответствии с равенствами (3.10) имеем:
раскрывая квадраты якобианов в числителе и прянимая во внимание условие ортогональности, находим:
где
— коэффициенты Ламе данной системы координат (п°35). Квадрат же якобиана в знаменателе в случае ортогональности системы, как известно (п°36), равен
что легко проверить и непосредственно. Поэтому
где
-дифференциальные параметры первого порядка системы» и так как
то
В частности, если
(и, значит,
т. е. если данная система координат (3.18) определяет регулярное отображение (см. п°23) , то
остается
при преобразовании (3.18) «с точностью до масштабного множителя» инвариантным:
При
имеет место полная инвариантность. Это будет, например, при простом передвижении системы декартовых прямоугольных координат, когда (см. п° 38):
причем
Если
— полярные координаты, то (см. п°39)
Принимая обычные обозначения
для полярных координат, можем записать: