
【计】 harmonic equation; Laplace equation
在数学和物理学中,“调和方程”(Harmonic Equation)通常指拉普拉斯方程(Laplace's Equation),它是描述一类特殊函数(调和函数)的偏微分方程。以下是详细解释:
英文: Harmonic Equation / Laplace's Equation
该方程描述的是在定义域内满足特定条件的函数,其物理意义常与“平衡状态”(如稳态热分布、无旋流体的速度势)相关。调和函数在边界条件确定后具有唯一解,且满足平均值定理。
调和方程的标准形式为拉普拉斯算子作用于函数值为零:
$$
abla u = 0 $$
其中:
满足调和方程的函数称为调和函数(Harmonic Function),其核心特性包括:
调和方程是经典场论的基础模型,常见于:
调和方程可推广为泊松方程:
$$
abla u = f $$
其中 $f$ 是已知函数(如电荷密度)。当 $f=0$ 时,泊松方程退化为调和方程(来源:Partial Differential Equations by Evans)。
参考资料:
调和方程是数学物理方程中的一类重要偏微分方程,其核心定义和特点如下:
基本定义
调和方程又称拉普拉斯方程(Laplace's equation),其标准形式为:
$$
Delta u = 0
$$
其中$Delta$是拉普拉斯算子,在三维直角坐标系中可表示为:
$$
Delta u = frac{partial u}{partial x} + frac{partial u}{partial y} + frac{partial u}{partial z}
$$
若方程右侧为非零函数$f(x,y,z)$,则称为泊松方程(Poisson's equation):$Delta u = f$()。
物理意义
调和方程描述无源稳定场,例如:
调和函数特性
满足调和方程的解称为调和函数,具有:
应用领域
调和方程广泛应用于电磁学、流体力学、天文学及工程学中,用于分析稳态或平衡状态的物理现象()。
词源背景
“调和”一词源于拉丁语“harmonia”,指方程解具有对称、平衡的特性,与汉语中“协调矛盾”的引申义部分关联()。
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