Cómo resolver una ecuación diferencial de segundo orden no lineal de la siguiente forma

Primera nota que podemos escribir

[matemáticas] x \ frac {dx} {dt} = \ frac {d} {dt} \ frac {x ^ 2} {2} [/ matemáticas]

lo que nos permite integrar el DE una vez, lo que lleva a

[matemáticas] \ frac {dx} {dt} = \ frac {x ^ 2-4 \ omega ^ 2} {2} [/ matemáticas]

donde hemos llamado la constante de integración -2 [matemáticas] \ omega ^ 2 [/ matemáticas].
Reorganizar y usar fracciones parciales:

[matemáticas] \ int dx (\ frac {1} {x-2 \ omega} – \ frac {1} {x + 2 \ omega}) = \ int dt 2 \ omega [/ matemáticas]

[matemática] \ ln \ frac {x-2 \ omega} {x + 2 \ omega} = 2 \ omega t + 2 \ phi [/ matemática], [matemática] 2 \ phi [/ matemática] es otra constante de integración

[matemáticas] \ frac {x-2 \ omega} {x + 2 \ omega} = e ^ {2 \ omega t + 2 \ phi} [/ matemáticas]

Ahora podemos resolver la función original:

[matemáticas] x (t) = 2 \ omega \ frac {1 + e ^ {2 \ omega t + 2 \ phi}} {1-e ^ {2 \ omega t + 2 \ phi}} = – 2 \ omega \ coth (\ omega t + \ phi) [/ math]

¡Salud!

Otro enfoque (uno físico) que es un poco más sutil que la otra respuesta brillante es utilizar el hecho simple

[matemáticas] \ ddot {x} = \ dot {x} \ frac {d} {dx} \ dot {x} [/ matemáticas]

ahora podemos insertar en la ecuación original

[matemáticas] \ dot {x} \ frac {d} {dx} \ dot {x} = \ dot {x} Hacha [/ matemáticas]

tenemos una solución de prueba [matemáticas] \ dot {x} = 0 [/ matemáticas] o

[matemáticas] \ frac {dp} {dx} = Hacha [/ matemáticas]

donde [matemáticas] p = \ dot {x} [/ matemáticas]. El resto de la solución sigue el mismo enfoque que el otro póster.

Sugerencia: (supongo que es un problema unidimensional).

[matemáticas] x (t) \ frac {dx (t)} {dt} = \ frac {d} {dt} (\ frac {1} {2} x ^ 2) [/ matemáticas]