Множество C 0 пусто
Сногочленов f(x'), f(x') тождественно равен отличной от нуля постоянной а'0, соответственно b ′0.
2° Множество С0 совпадает со всей прямой у' = 0. Это происходит тогда и только тогда, когда каждый из многочленов f(x'), f(x') тождественно равен нулю.
Множество C 0 совпадает с прямой y ′ o ′
3° Ни одни из случаев 10, 20 не имеет места. Тогда множество С0 состоит или из одной точки, или из пары (быть может, совпадающих между собою) точек, являющихся парой корней как уравнения
a ′11 x ′ 2+2 a ′1 x ′+ a ′0= 0 (10)
так и уравнения
b ′11 x ′ 2+2 b ′1 x ′+ b ′0= 0 (11)
Множество C 0 состоит из одной точки А
Рассмотрим ближе этот случай. Так как уравнения (10) и (11) имеют одни и те же корни, то при некотором μ ≠ 0 имеем
b′11x′ 2+2b′1x′+b′0 = μ (a′11x′ 2+2a′1x′+a′0)
и, значит, полагая λ= b ′22: a ′22, имеем
F′(x′, y ′) = а′22у′ 2 + (а′11х′ 2 + 2а′1 x ′ + а′0),
F′(x′, y′) = λb′22y′ 2 + μ(b′11x′ 2 + 2b′1y′ + b′0)
Докажем, что λ = μ. Для этого дадим переменному х' значение x ′= x ′1, являющаяся корнем уравнения
а′11х′ 2 + 2а′1 x ′ + а′0=1
и найдем значение y ′, удовлетворяющее уравнению
F′(x′1, y ′) = а′22у′ 2 + 1 = 0
т. е. y ′1= ± ( - 1 : a ′22 )0,5.
Значит, точка (x ′1, y ′1 ) принадлежит множеству С; следовательно,
F ′(x′1, y ′1) = λ а′22у′ 2 + μ · 1= λ а′22( - 1 : a ′22)+ μ = 0
т. е. λ=μ, и F′(x′, y ′)=λF′(x′, y ′), значит, и
F (x, y )=λF(x, y ).
Итак, в случае 3° теорема доказана. В случае 2° имеем
F′(x′, y ′)= а′22у′ 2, а′22≠0, F′(x′, y ′)= b ′22у′ 2, b ′22≠0.
Полагая λ = b ′22: a ′22, получим F′(x′, y ′)= F′(x′, y ′) —утверждение теоремы верно и в этом случае.
Наконец, в случае 1° уравнения (8) и (9) принимают вид
F′(x′, y ′) = а′22у′ 2 + a ′0=0, a ′0≠0,
F ′(x′, y ′) = b ′22у′ 2 + b ′0=0 b ′0≠0
— множество С есть пара прямых, определенная каждым из уравнений
y ′=±(-( a ′0 : a ′22)0,5) или y ′=±(-( b ′0 : b ′22)0,5).
Для того чтобы эти уравнения были эквивалентны, очевидно, необходимо и достаточно, чтобы было
(a′0 : a′22)=( b′0 : b′22), т.е. b′22=λa′22, b′0=λa′0 при λ =( b′22: a′22).
Теорема доказана во всех случаях.