Уравнение Эйлера-Лагранжа с логарифмическим потенциалом

Частица, движущаяся к началу координат, имеет начальные условия Икс ( т "=" 0 ) "=" 1 и Икс ˙ ( т "=" 0 ) "=" 0 .

Если лагранжиан

л "=" м 2 Икс ˙ 2 м 2 п | Икс |

Это должно удовлетворять уравнению Эйлера Лагранжа

г г т ( л Икс ˙ ) "=" л Икс

Докажите, что частица достигает начала координат в Г ( 1 / 2 ) "=" π .

1) хорошо для начала я просто подключаю и расширяю DE

г г т [ ( м 2 Икс ˙ 2 Икс ˙ ) м 2 л н | Икс | Икс ˙ ] "=" м 2 Икс ˙ 2 Икс м 2 л н | Икс | Икс

2) так как Икс ( т ) и Икс ˙ ( т ) являются функциями времени, частичные кресты исчезают, и у меня остается:

г г т ( м 2 Икс ˙ 2 Икс ˙ ) "=" м 2 л н | Икс | Икс

Что сводится к:

м г г т ( Икс ˙ ) "=" м 2 Икс

Это эквивалентно:

Икс ¨ "=" 1 2 Икс

3) Теперь я разделю и интегрирую (имея в виду, что частица начинается с покоя):

Икс ˙ "=" г Икс г т "=" 1 2 л н | Икс |
т "=" 2 Икс 0 Икс г Икс л н | Икс |

Все, что я действительно хочу знать, это то, что до этого момента все ли я делал правильно? Потому что я чувствую, что нет. Я не думаю, что смогу даже интегрировать это, потому что я поместил это в вольфрам, и у меня получился беспорядок.

Попробуйте более подробно расписать свой «шаг разделения и интеграции»: на самом деле напишите, по какой переменной вы интегрируете с каждой стороны. Я бы порекомендовал умножить каждую сторону на 2 доллара.
На самом деле вам нужно решить это нелинейное дифференциальное уравнение Икс ( т ) + 1 / [ 2 Икс ( т ) ] "=" 0

Ответы (1)

Что-то не так с вашим третьим шагом, у вас:

Икс ¨ "=" 1 2 Икс Икс ˙ Икс ¨ "=" Икс ˙ 2 Икс 1 2 ( Икс ˙ 2 ) . "=" 1 2 ( п ( Икс ) ) . Икс ˙ 2 "=" п ( Икс ) + с т "=" г Икс с п ( Икс ) "=" | с п ( Икс ) "=" г г Икс "=" е с г г г | "=" е с е г г 1 2 1 г г "=" е с Г ( 1 2 )

теперь просто примените свои граничные условия.

На самом деле вы уже применили граничные условия, чтобы получить пределы интегрирования и сделать вывод, что последний интеграл на самом деле является гамма-функцией.
Я не применил их в полном объеме, нужно еще найти с .
Да, вы использовали это с "=" 0 , но, как вы сказали, не полностью.