¿Cómo preservan las ecuaciones hiperbólicas la localización de los datos iniciales con velocidad de propagación finita?

Mediante el método de las características, puede ver que se pueden construir soluciones donde el argumento es una nueva variable [math] s = x + ct [/ math].

La información fluye a lo largo de estas características a la velocidad [matemática] c [/ matemática].

La ecuación de advección en 1d es bastante obvia.

[matemáticas] \ frac {\ partial u} {\ partial t} = c \ frac {\ partial u} {\ partial x} [/ matemática]

[matemáticas] u (x, 0) = \ phi (x) [/ matemáticas]

[matemáticas] u (x, t) = \ phi (x + ct) [/ matemáticas] [matemáticas] = \ phi (s) [/ matemáticas]

[matemáticas] \ frac {\ partial u} {\ partial t} = \ frac {\ partial u} {\ partial s} \ frac {\ partial s} {\ partial t} = c \ frac {\ partial u} { \ parcial s} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ frac {\ partial u} {\ partial x} = \ frac {\ partial u} {\ partial s} \ frac {\ partial s} {\ partial x} = \ frac {\ partial u} {\ parcial s} [/ matemáticas]

La solución es solo nuestra función original en el momento en que cero se movió.

Para la ecuación de onda sucede lo mismo, excepto que ahora hay ondas que van tanto a la izquierda como a la derecha debido a que la cuadratura tiene dos soluciones válidas.

Se debe a que admiten soluciones que son funciones de x + ct y / o x-ct (en 1D; más complicado de escribir en dimensiones superiores pero con la misma idea). Esas funciones conservan su forma con el tiempo.