Seien
Zustandsgrößen, von denen jede von jeweils zwei anderen abhängt. Für
gibt es also Funktionen
,
sowie
. Analoges gilt für die anderen drei Zustandsgrößen. Außerdem sei
. Man beweise:



Lösung zur 1. Teilaufgabe
Es ist

Nun kann die Gleichung
in die Gleichung für
eingesetzt werden. So erhält man
![{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} x&=\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z\\[5px]&\quad \left\downarrow \ \mathrm {d} y=\left({\frac {\partial y}{\partial x}}\right)_{z}\mathrm {d} x+\left({\frac {\partial y}{\partial z}}\right)_{x}\mathrm {d} z\right.\\[5px]&=\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\cdot \left(\left({\frac {\partial y}{\partial x}}\right)_{z}\mathrm {d} x+\left({\frac {\partial y}{\partial z}}\right)_{x}\mathrm {d} z\right)+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z\\&=\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\left({\frac {\partial y}{\partial x}}\right)_{z}\mathrm {d} x+\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\left({\frac {\partial y}{\partial z}}\right)_{x}\mathrm {d} z+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/104d21870181ccbbacd5918e0e80512e937a1a3a)
Also ist

Da
und
linear unabhängig sind, muss gelten:

und

Aus der ersten Gleichung folgt
Lösung zur 2. Teilaufgabe
In der Lösung zu zweiten Teilaufgabe wurde gezeigt, dass

Daraus folgt, dass
![{\displaystyle {\begin{aligned}{\begin{array}{lrl}&\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\left({\frac {\partial y}{\partial z}}\right)_{x}+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}&=0\\\Leftrightarrow \ &\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\left({\frac {\partial y}{\partial z}}\right)_{x}&=-\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\\[5px]&&\left\downarrow \ \left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}={\frac {1}{\left({\frac {\partial z}{\partial x}}\right)_{y}}}\right.\\[5px]\Leftrightarrow \ &\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\left({\frac {\partial y}{\partial z}}\right)_{x}&=-{\frac {1}{\left({\frac {\partial z}{\partial x}}\right)_{y}}}\\\Leftrightarrow \ &\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\left({\frac {\partial y}{\partial z}}\right)_{x}\left({\frac {\partial z}{\partial x}}\right)_{y}&=-1\\\end{array}}\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b1c69118b61b05fcf21d0ca8a1601571d5ed2a46)
Lösung zur 3. Teilaufgabe
Es ist

Wenn man nun die ersten beiden Gleichungen gleichsetzt und in dieser Gleichung
durch den Term
ersetzt, dann erhält man
![{\displaystyle {\begin{aligned}{\begin{array}{rrl}&\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z&=\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{w}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\mathrm {d} w\\[5px]&&\left\downarrow \ dw=\left({\frac {\partial w}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial w}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z\right.\\[5px]\Rightarrow \ &\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z&=\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{w}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\cdot \left(\left({\frac {\partial w}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial w}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z\right)\\\Rightarrow \ &\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z&=\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{w}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\left({\frac {\partial w}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\left({\frac {\partial w}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z\\\Rightarrow \ &\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z&=\left(\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{w}+\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\left({\frac {\partial w}{\partial y}}\right)_{z}\right)\mathrm {d} y+\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\left({\frac {\partial w}{\partial z}}\right)_{y}\mathrm {d} z\\\Rightarrow \ &0&=\left(\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{w}+\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\left({\frac {\partial w}{\partial y}}\right)_{z}-\left({\frac {\partial x}{\partial y}}\right)_{z}\right)\mathrm {d} y+\left(\left({\frac {\partial x}{\partial w}}\right)_{y}\left({\frac {\partial w}{\partial z}}\right)_{y}-\left({\frac {\partial x}{\partial z}}\right)_{y}\right)\mathrm {d} z\\\end{array}}\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/dcafb9460405b63fbb27ed896b964d96d2f02320)
Da
und
linear unabhängig sind, ist

und damit
