Phương pháp hàm đồng nhất hóa được mở rộng từ bài toán sóng phân số sang bài toán dẫn nhiệt ngược trong vật liệu biến thiên theo không gian ba chiều. Bằng cách xây dựng hệ hàm đồng nhất hóa và kết hợp với hàm dạng, bài toán được giải trực tiếp thông qua hệ phương trình tuyến tính. Phương pháp không yêu cầu chia lưới hay tích phân số, giúp đơn giản hóa quá trình tính toán. Hai ví dụ minh họa cho thấy độ chính xác, hiệu quả và khả năng hội tụ cao của phương pháp. So sánh với phương pháp sai phân hữu hạn tổng quát (GFDM) cho thấy phương pháp mới vượt trội về tốc độ và độ chính xác. Kết quả cũng cho thấy khả năng kháng nhiễu tốt và phù hợp với các bài toán ngược phức tạp.