Ecuación de Euler-Lagrange con potencial logarítmico

Una partícula que se mueve hacia el origen tiene condiciones iniciales X ( t = 0 ) = 1 y X ˙ ( t = 0 ) = 0 .

Si el lagrangiano es

L := metro 2 X ˙ 2 metro 2 en | X |

Esto debería satisfacer la ecuación de Euler Lagrange

d d t ( L X ˙ ) = L X

Demostrar que la partícula llega al origen en Γ ( 1 / 2 ) = π .

1) está bien para comenzar, simplemente conecto y amplío el DE

d d t [ ( metro 2 X ˙ 2 X ˙ ) metro 2 yo norte | X | X ˙ ] = metro 2 X ˙ 2 X metro 2 yo norte | X | X

2) desde X ( t ) y X ˙ ( t ) son funciones del tiempo, los parciales cruzados desaparecen y me queda:

d d t ( metro 2 X ˙ 2 X ˙ ) = metro 2 yo norte | X | X

Lo que se reduce a:

metro d d t ( X ˙ ) = metro 2 X

Esto es equivalente a:

X ¨ = 1 2 X

3) Ahora separaré e Integraré (Teniendo en cuenta que la partícula parte del Reposo):

X ˙ = d X d t = 1 2 yo norte | X |
t = 2 X 0 X d X yo norte | X |

Todo lo que realmente quiero saber es que hasta este punto, ¿he hecho todo correctamente? Porque siento que no lo he hecho. Ni siquiera creo que pueda integrar esto porque lo puse en wolframio y me hice un lío.

Intente escribir su "paso de separación e integración" con más detalle: en realidad escriba qué variable está integrando con respecto a cada lado. Lo que recomendaría es multiplicar cada lado por $2
En realidad lo que tienes que resolver es esta ecuación diferencial no lineal X ( t ) + 1 / [ 2 X ( t ) ] = 0

Respuestas (1)

Algo no está bien con tu tercer paso, tienes:

X ¨ = 1 2 X X ˙ X ¨ = X ˙ 2 X 1 2 ( X ˙ 2 ) . = 1 2 ( en ( X ) ) . X ˙ 2 = en ( X ) + C t = d X C en ( X ) = | C en ( X ) = z d X = mi C z d z | = mi C mi z z 1 2 1 d z = mi C Γ ( 1 2 )

ahora solo aplica tus condiciones de contorno.

En realidad, ya aplicó las condiciones de contorno para obtener los límites de integración y concluyó que la última integral es, de hecho, la función Gamma.
No los apliqué por completo, uno todavía debería encontrar C .
Sí, has usado eso. C = 0 , pero, como dijiste, de forma incompleta.