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Resolver no lineal de ecuaciones diferenciales con condiciones de frontera

Considerar este problema con una ecuación diferencial y las condiciones de la frontera. Tengo que encontrar una función derivable $f:[0,1]\rightarrow \mathbb{R}$ tal que se cumplan las siguientes condiciones: $$f(0)=a,f(1)=b,\ddot f=\displaystyle{\frac{\dot f^2-c^2f^4}{f}}$$ con $a,b,c\in \mathbb{R}$ dado.

Ecuaciones diferenciales en realidad no son mi campo y la verdad, no sé cómo encontrar esta función $f$ (en concreto, cómo resolver esta ecuación diferencial), así que espero que alguien me señale una forma de proceder.

Como dije en los comentarios de este problema surge de la geometría de riemann: estas son las condiciones que un componente de una geodésica debe satisfacer.

He tratado de resolver la ecuación diferencial imponente $v:=\dot f$. De esta manera puedo obtener

$$\displaystyle{\frac{\partial v}{\partial y}}v=\displaystyle{\frac{v^2-c^2f^4}{f^4}}$$ pero esto no es un ordinario separables ecuaciones diferenciales y por desgracia no sé cómo proceder.

Gracias.

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zwim Puntos 91

Vamos a tratar otro de los cambios

$u=1/cf$.

$u'=-f'/cf^2$

$u''=2f'^2/cf^3-f''/cf^2=(2f'^2-ff'')/cf^3$

Así tenemos : $uu''-u'^2=(2f'^2-ff'')/c^2f^4-f'^2/c^2f^4=(f'^2-ff'')/c^2f^4=1$.

La nueva ecuación es $$uu''-u'^2=1$$

De acuerdo a este enlace : Cómo solucionar $1+y'^2=yy''$?

Si nos derivado de este y de integrar obtenemos $u=Ae^{kx}+Be^{-kx}$.

Vamos a informar en la primera ecuación [...] y me sale $4ABk^2=1$, vamos a llamar a $\lambda=2Ak$ que es arbitrario.

Llegamos $u=\frac{1}{2k}(\lambda e^{kx}+\frac{1}{\lambda}e^{-kx})$

Y, finalmente, $f=\frac{2k}{c\space(\lambda e^{kx}+\frac{1}{\lambda}e^{-kx})}$

Nota: hay un montón de questionnable cosas por hacer en el camino de $u$ está resuelto, así que podemos tener miss algunas soluciones, pero al menos ya se informó en la primera ecuación estos encontramos, estamos seguros de que lo que hemos encontrado es, al menos, correcta.

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