杜哈梅原理

✍ dations ◷ 2025-04-29 17:01:34 #偏微分方程

杜哈梅原理(英语:Duhamel's principle),又称为齐次化原理,是求解非齐次线性偏微分方程(如热传导方程、波动方程)的一种方法。杜哈梅原理以法国数学家杜哈梅的名字命名,他最早在非齐次热传导方程中应用了此方法。该方法可以看作是求解非齐次线性常微分方程时使用的常数变易法(Variation of parameters)的推广。

杜哈梅原理将非齐次问题的求解转化为一组柯西问题(初值问题)的求解。以热传导方程为例,热能分布 u {\displaystyle u} R n {\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} 上的函数。初值问题为

其中 g {\displaystyle g} 表示初始的热分布。而相应的非齐次问题则为

可以将非齐次问题看成是无数个瞬时 t = t 0 {\displaystyle t=t_{0}} 的齐次问题的叠加。由于方程是线性的,故将每一个 t 0 {\displaystyle t_{0}} 时刻的齐次问题的解叠加(积分)之后就可以得到非齐次问题的解。这便是杜哈梅原理的基本思想。

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