考虑
由于算子 有绝对连续谱:
绝对连续谱为可以用 Fourier 变换处理。
注:分离变量法与 Fourier 变换
分离变量法和 Fourier 变换是一回事
离散谱:Fourier 级数
绝对连续谱:Fourier 变换
用 Fourier 变换研究初值问题
在 两边关于 作 Fourier 变换,可得
这是一阶线性常微分方程,解得
若 ,则 ., 表示逆变换
对 Schwarz 函数的对偶空间 )(缓增分布)
定义 Fourier 变换为 ,
例
解方程
解
两边作 Fourier 变换得
得 。
两边同时取 Fourier 逆变换,得
例这就解出了方程:
性质探究:是不是解?
令 ,,则
对于 ,有
- ,
Claim .
若 是连续、有界函数,则 .
说明解是解这个初值问题的。
证明
, s.t. ,则
且由于 在 上可积, , s.t.
于是
后一项:由于 ,,因此
故 后一项。
前一项:设 ,,则 第一项.
故 ,Claim 得证。
解的性质
原方程的解是 与一个光滑函数的卷积,因此
- ,解 是光滑的。(卷积磨光)
- ;若 则
- 无限传播速度。
- 沿时间不能反向演化: 不满足方程。(反观波方程:可以)
(热方程的熵:)
非齐次
作 Fourier 变换
再作 Fourier 逆变换