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<!-- Created by Wolfram Mathematica 5.2 -->

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
 <title>
  Lecture 21 MIT 3.016 (Fall 2005)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&copy; W. Craig Carter 2003-2005
 </title>
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</head>

<body style="font-family: Helvetica;background-color: #FFFB6A;">

<p class="Title">
 Higher-Order Ordinary Differential Equations
</p>



<p class="Subtitle">
 Background: Another example of for Forward Differencing
</p>



<p class="Text">
 Recall how we used forward finite differencing to simulate the behavior of a function that changed proportional to its current size in Lecture 19.&nbsp;&nbsp;Consider now a function that changes &quot;<span style='font-style: italic;'>how fast it changes</span>&quot; proportional to its current change and its current value--in other words its current acceleration is proportional to its velocity and to its size:
</p>



<p class="Text">
 Let's work out how to find a finite differencing function:
</p>



<p class="Text">
 This is the current change or approximation to velocity
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_foward_differencing__higher_order_ODEs"></a>
 <a id="mmtag_21_foward_differencing__example_function"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>CurrentChangePerDelta</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>F_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>i_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>&Delta;_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mfrac>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>F</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>i</mi>
      <mo>+</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mtext> </mtext>
    <mo>-</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>F</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>i</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mi>&Delta;</mi>
  </mfrac>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 This is the current change in change or approximation to acceleration
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_discrete_approximation_to_derivative"></a>
 <a id="mmtag_21_derivatives__discrete_approximation"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>CurrentChangeinCurrentChangeperDelta</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>F_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>i_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>&Delta;_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mtext>&#62371;</mtext>
  <mrow>
   <mi>Simplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>CurrentChangePerDelta</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>F</mi>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mi>i</mi>
        <mo>+</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mi>&Delta;</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>-</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>CurrentChangePerDelta</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>F</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>i</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>&Delta;</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mi>&Delta;</mi>
   </mfrac>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Our model is that the acceleration is proportional to&nbsp;&nbsp;size of the current function and its velocity, let these proportions be: -&alpha; and -&beta;
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_derivatives__discrete_approximation_second_derivative"></a>
 <a id="mmtag_21_second_derivatives__discrete_approximation"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>DifferenceRelation</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>CurrentChangeinCurrentChangeperDelta</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>i</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>&Delta;</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mtext> </mtext>
    <mo>+</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>&beta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mtext>  </mtext>
     <mrow>
      <mi>CurrentChangePerDelta</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>F</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>i</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>&Delta;</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>&alpha;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>i</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>&Equal;</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>&alpha;</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>F</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>i</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>+</mo>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mi>&beta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mi>F</mi>
         <mo>[</mo>
         <mi>i</mi>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mrow>
        <mi>F</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mn>1</mn>
         <mo>+</mo>
         <mi>i</mi>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mi>&Delta;</mi>
   </mfrac>
   <mo>+</mo>
   <mfrac>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>i</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mn>2</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mi>F</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mo>+</mo>
        <mi>i</mi>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mn>2</mn>
       <mo>+</mo>
       <mi>i</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <msup>
     <mi>&Delta;</mi>
     <mn>2</mn>
    </msup>
   </mfrac>
  </mrow>
  <mo>&Equal;</mo>
  <mn>0</mn>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Solve this for the &quot;latest&quot; values
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ForDiffSol</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Solve</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>DifferenceRelation</mi>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>i</mi>
       <mo>+</mo>
       <mn>2</mn>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>//</mo>
   <mi>Flatten</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>F</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>+</mo>
     <mi>i</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>&rightarrow;</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>i</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mi>&beta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&Delta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>i</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>&alpha;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mi>&Delta;</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>i</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>+</mo>
       <mi>i</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>&beta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&Delta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>+</mo>
       <mi>i</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Replace to find the form of the solution
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ForDiffSolV2</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>ForDiffSol</mi>
   <mo>/.</mo>
   <mrow>
    <mi>i</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mi>j</mi>
     <mo>-</mo>
     <mn>2</mn>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>F</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>j</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>&rightarrow;</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>2</mn>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mi>j</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mi>&beta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&Delta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>2</mn>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mi>j</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>&alpha;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mi>&Delta;</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>2</mn>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mi>j</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>2</mn>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mi>j</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mi>&beta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&Delta;</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>F</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <mi>j</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Notice that this forward differnce needs TWO consectutive past values before it can calculate the current value, create a function to Appends the current value to a list by using the last two values:
</p>



<p class="Subsubsection">
 The fact that TWO consecutive values are needed is not surprising. Because this iteration procedure is giving an approximation to the solution of a second-order ODE, we need to make a numerical approximation to a second derivative. THREE points&mdash;the two consecutive ones and the current one&mdash;are needed to do this. (If only two points were used, you could only compute the slope of the straight line connecting the points; if three points are used, a circle can be fit to the three points and the inverse of its radius gives the curvature.)
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>GrowListGeneral</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>ValuesList_List</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>&Delta;_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>&alpha;_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>&beta;_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mi>Module</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>Minus1</mi>
       <mo>=</mo>
       <mrow>
        <mi>ValuesList</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>Minus2</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>=</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>ValuesList</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>2</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mrow>
     <mi>Append</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>ValuesList</mi>
      <mo>,</mo>
      <mtext>&#62371;</mtext>
      <mrow>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>*</mo>
        <mi>Minus1</mi>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>-</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>Minus2</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>+</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>&Delta;</mi>
        <mtext> </mtext>
        <mo>*</mo>
        <mrow>
         <mo>(</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>&beta;</mi>
           <mo>*</mo>
           <mrow>
            <mo>(</mo>
            <mrow>
             <mi>Minus2</mi>
             <mtext> </mtext>
             <mo>-</mo>
             <mtext> </mtext>
             <mi>Minus1</mi>
            </mrow>
            <mo>)</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mtext> </mtext>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mi>&alpha;</mi>
           <mo>*</mo>
           <mi>&Delta;</mi>
           <mo>*</mo>
           <mi>Minus2</mi>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>)</mo>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>result</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>GrowListGeneral</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext>.001</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mn>1</mn>
    <mo>,</mo>
    <mtext>.1</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.999999</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>result</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>GrowListGeneral</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>result</mi>
    <mo>,</mo>
    <mtext>.001</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mn>1</mn>
    <mo>,</mo>
    <mtext>.1</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.999999</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999970000999999</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Define a function for specific parameters of the General case, and use it to generate a sequence of length 20
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>GrowListSpecific</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>InitialList_List</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext>  </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>GrowListGeneral</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>InitialList</mi>
    <mo>,</mo>
    <mtext>.001</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mn>1</mn>
    <mo>,</mo>
    <mtext>.1</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Nest</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>GrowListSpecific</mi>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mn>1</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>20</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.999999</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999970000999999</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999940004009898</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999900010049496</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999850020148486</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999790035346456</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999720056692887</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999640085247147</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999550122078494</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999450168266074</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999340224898913</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.999922029307592</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9999090373905885</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9998950468507473</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9998800578009227</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9998640703549563</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9998470846276767</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9998291007348995</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.999810118793427</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.9997901389210478</mn>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Visualize results (it takes about 45 seconds to visualize 20000 iterations)
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ListPlot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>Nest</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>GrowListSpecific</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mn>20000</mn>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_1.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_1.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Change parameters for Growth Function:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>GrowListSpecific</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>InitialList_List</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>GrowListGeneral</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>InitialList</mi>
    <mo>,</mo>
    <mtext>.001</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mn>1</mn>
    <mo>,</mo>
    <mn>0</mn>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ListPlot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>Nest</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>GrowListSpecific</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mn>20000</mn>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_2.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_2.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subtitle">
 Second-Order Linear Homogeneous ODEs with Constant Coefficients, Analysis of the Solution Basis
</p>



<p class="Text">
 <a id="mmtag_21_second_order_odes__characterizing_solution_behavior"></a>
 Analysis of basis solutions to&nbsp;&nbsp;y'' + &beta;y' + &gamma;y = 0 in terms of constant coefficients &beta; and &gamma;
</p>



<p class="Subsubsection">
 First write a general expression for this homogeneous ODE:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>TheODE</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>function_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>var_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>D</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>function</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>var</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>var</mi>
       <mo>,</mo>
       <mn>2</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mi>&beta;</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>D</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>function</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>var</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mi>var</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mi>&gamma;</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>function</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>var</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>TheODE</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>y</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>x</mi>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>&gamma;</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>y</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>x</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>+</mo>
  <mrow>
   <mi>&beta;</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <msup>
     <mi>y</mi>
     <mo>&prime;</mo>
    </msup>
    <mo>[</mo>
    <mi>x</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>+</mo>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>y</mi>
    <mi>&prime;&prime;</mi>
   </msup>
   <mo>[</mo>
   <mi>x</mi>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 Guess a solution and substitute it into the left-hand side of the ODE:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>TheGuess</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Exp</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>&lambda;</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>x</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>TheODE</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>TheGuess</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>x</mi>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&lambda;</mi>
    </mrow>
   </msup>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>&gamma;</mi>
  </mrow>
  <mo>+</mo>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&lambda;</mi>
    </mrow>
   </msup>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>&beta;</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>&lambda;</mi>
  </mrow>
  <mo>+</mo>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>&lambda;</mi>
    </mrow>
   </msup>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <msup>
    <mi>&lambda;</mi>
    <mn>2</mn>
   </msup>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 This will be a solution when the resulting quadratic expression in &lambda; is equal to 0:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LambaSolution</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Solve</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>TheODE</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>TheGuess</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>x</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>&Equal;</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mi>&lambda;</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>&lambda;</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mi>&beta;</mi>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>&lambda;</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mi>&beta;</mi>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 <a id="mmtag_21_second_order_odes__generalxsolution_for_constant_coefficients"></a>
 The two roots &lambda;+ and &lambda;+ are:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LambdaPlus</mi>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>&lambda;</mi>
   <mo>/.</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Flatten</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>LambaSolution</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mo>[</mo>
     <mn>2</mn>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>1</mn>
   <mn>2</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mi>&beta;</mi>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <msqrt>
     <mrow>
      <msup>
       <mi>&beta;</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>&gamma;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </msqrt>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LambdaMinus</mi>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>&lambda;</mi>
   <mo>/.</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Flatten</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>LambaSolution</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mo>[</mo>
     <mn>1</mn>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mfrac>
   <mn>1</mn>
   <mn>2</mn>
  </mfrac>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>(</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mi>&beta;</mi>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <msqrt>
     <mrow>
      <msup>
       <mi>&beta;</mi>
       <mn>2</mn>
      </msup>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>4</mn>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <mi>&gamma;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </msqrt>
   </mrow>
   <mo>)</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Assuming that &beta; and &gamma; are real, the solutions can be characterized by the roots of the quadratic equation. That is, our solution is known to be <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msup>
  <mi>e</mi>
  <mi>&lambda;t</mi>
 </msup>
</math></span></span>:&nbsp;&nbsp;the solution monotonically grows or shrinks in time if the roots are real-positive or real-negative. The condition that the roots are real is &gamma; &lt;<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mtext> </mtext>
   <msup>
    <mi>&beta;</mi>
    <mn>2</mn>
   </msup>
  </mrow>
  <mn>4</mn>
 </mfrac>
</math></span></span><br /><br />If the roots have an imaginary part, the solutions can oscillate. Whether the oscillation amplitudes grow or shrink depends on whether the real part of &lambda; is positive or negative.
</p>



<p class="Subsubsection">
 We now do some calculations to make an annotated map on the &beta;&ndash;&gamma; plane of solution scenarios for the &lambda; values:
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_graphics__building_piece_by_piece"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ComplexReal</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Plot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>&beta;</mi>
      <mo>^</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mo>/</mo>
     <mn>4</mn>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>&beta;</mi>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>1</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>AxesLabel</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <ms>&beta;</ms>
       <mo>,</mo>
       <ms>&gamma;</ms>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_3.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_3.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ComplexRealAnnote</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Show</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>ComplexReal</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Graphics</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>Text</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <ms>Complex\nCongugate\nRoots</ms>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mn>0.25</mn>
         <mo>,</mo>
         <mn>0.25</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mn>1</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Graphics</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>Text</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <ms>Real Roots</ms>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mn>0.75</mn>
         <mo>,</mo>
         <mn>0.05</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_4.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_4.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 If the roots complex, then the sign of the real part is determined only by the sign of &beta;; i.e., &lambda; = <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mo>-</mo>
   <mi>&beta;</mi>
  </mrow>
  <mn>2</mn>
 </mfrac>
</math></span></span>&plusmn; <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msqrt>
  <mrow>
   <msup>
    <mrow>
     <mo>(</mo>
     <mfrac>
      <mi>&beta;</mi>
      <mn>2</mn>
     </mfrac>
     <mo>)</mo>
    </mrow>
    <mn>2</mn>
   </msup>
   <mo>-</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mi>&gamma;</mi>
  </mrow>
 </msqrt>
</math></span></span>
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ComplexPosNeg</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>ParametricPlot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mi>t</mi>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>t</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mtext>.25</mtext>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>PlotStyle</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>Thickness</mi>
        <mo>[</mo>
        <mn>0.015</mn>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mi>Hue</mi>
        <mo>[</mo>
        <mn>0</mn>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>DisplayFunction</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mi>Identity</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ComplexPosNegAnnote</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Show</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>ComplexPosNeg</mi>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Graphics</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>Text</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>StyleForm</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <ms>Positive\nReal\nPart</ms>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>FontColor</mi>
          <mo>&rightarrow;</mo>
          <mrow>
           <mi>Hue</mi>
           <mo>[</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mtext>.5</mtext>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mn>0.15</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mn>1</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Graphics</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>Text</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>StyleForm</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <ms>Negative\nReal\nPart</ms>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>FontColor</mi>
          <mo>&rightarrow;</mo>
          <mrow>
           <mi>Hue</mi>
           <mo>[</mo>
           <mn>0</mn>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mtext>.5</mtext>
         <mo>,</mo>
         <mn>0.15</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mn>1</mn>
         <mo>,</mo>
         <mn>1</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>DisplayFunction</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mi>$DisplayFunction</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_5.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_5.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>ComplexPlot</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Show</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>ComplexRealAnnote</mi>
    <mo>,</mo>
    <mi>ComplexPosNegAnnote</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_6.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_6.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Find the conditions where the real roots are positive and/or negative
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_Reducexx"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Reduce</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>LambdaPlus</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&gt;</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>LambdaMinus</mi>
     <mo>&gt;</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>&beta;</mi>
   <mo>&lt;</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>&amp;&amp;</mo>
  <mrow>
   <mn>0</mn>
   <mo>&lt;</mo>
   <mi>&gamma;</mi>
   <mo>&leq;</mo>
   <mfrac>
    <msup>
     <mi>&beta;</mi>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mn>4</mn>
   </mfrac>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>AnnotePosRealRoots</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Graphics</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Text</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>StyleForm</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <ms>Positive Roots</ms>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mi>FontColor</mi>
        <mo>&rightarrow;</mo>
        <mrow>
         <mi>Hue</mi>
         <mo>[</mo>
         <mtext>.6</mtext>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>1.</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.025</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>1</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Reduce</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>LambdaPlus</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&gt;</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>LambdaMinus</mi>
     <mo>&lt;</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>&beta;</mi>
   <mo>&Element;</mo>
   <mi>Reals</mi>
  </mrow>
  <mo>&amp;&amp;</mo>
  <mrow>
   <mi>&gamma;</mi>
   <mo>&lt;</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_7.gif" alt="MixedRealRoots = Plot[0, {t, -1, 1}, PlotStyle&rarr; {Hue[0.6], Thickness[0.015]}, DisplayFunction&rarr;Identity]"  width="937" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_8.gif" alt="AnnoteMixedRealRoots = Show[MixedRealRoots, Graphics[Text[StyleForm[&quot;Mixed Real Roots&quot;, FontColor&rarr;Hue[.6]], {0.2, -0.1}, {-1, 0}]], DisplayFunction&rarr;$DisplayFunction]"  width="1018" height="65"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_9.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_9.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Reduce</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>LambdaPlus</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>&lt;</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>LambdaMinus</mi>
     <mo>&lt;</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>&beta;</mi>
   <mo>&gt;</mo>
   <mn>0</mn>
  </mrow>
  <mo>&amp;&amp;</mo>
  <mrow>
   <mn>0</mn>
   <mo>&lt;</mo>
   <mi>&gamma;</mi>
   <mo>&leq;</mo>
   <mfrac>
    <msup>
     <mi>&beta;</mi>
     <mn>2</mn>
    </msup>
    <mn>4</mn>
   </mfrac>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>AnnoteNegRealRoots</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mrow>
   <mi>Graphics</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mi>Text</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>StyleForm</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <ms>Negative Roots</ms>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mi>FontColor</mi>
        <mo>&rightarrow;</mo>
        <mrow>
         <mi>Hue</mi>
         <mo>[</mo>
         <mtext>.6</mtext>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>1.</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.025</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>1</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Show</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>ComplexPlot</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>AnnotePosRealRoots</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>AnnoteMixedRealRoots</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>AnnoteNegRealRoots</mi>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_10.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_10.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subtitle">
 Determination of Specific Solution using Boundary Values
</p>



<p class="Text">
 <a id="mmtag_21_second_order_odes__using_boundary_values"></a>
 Second order ODEs require that <span style='font-weight: bold;'>two</span> conditions&nbsp;&nbsp;be specified to generate a particular solution.
</p>



<p class="Subsubtitle">
 Example of y(0) = 0 and y(L)=1<br />The general solution will have the form:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>GeneralSolution</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>CPlus</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Exp</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>LambdaPlus</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>x</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>+</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mrow>
    <mi>CMinus</mi>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mrow>
     <mi>Exp</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>LambdaMinus</mi>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>x</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Message">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>General</mi>
   <mtext>::</mtext>
   <mi>spell1</mi>
  </mrow>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>:</mo>
   <mtext> </mtext>
  </mrow>
  <semantics>
   <mrow>
    <mtext>Possible spelling error: new symbol name \&quot;</mtext>
    <mi>CPlus</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>Plus</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(CPlus\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(Plus\\)\\\&quot;. \\!\\(\\*ButtonBox[\\\&quot;More\[Ellipsis]\\\&quot;, ButtonStyle-&gt;\\\&quot;RefGuideLinkText\\\&quot;, ButtonFrame-&gt;None, ButtonData:&gt;\\\&quot;General::spell1\\\&quot;]\\)&quot;</annotation>
  </semantics>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Message">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>General</mi>
   <mtext>::</mtext>
   <mi>spell1</mi>
  </mrow>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>:</mo>
   <mtext> </mtext>
  </mrow>
  <semantics>
   <mrow>
    <mtext>Possible spelling error: new symbol name \&quot;</mtext>
    <mi>CMinus</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>Minus</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(CMinus\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(Minus\\)\\\&quot;. \\!\\(\\*ButtonBox[\\\&quot;More\[Ellipsis]\\\&quot;, ButtonStyle-&gt;\\\&quot;RefGuideLinkText\\\&quot;, ButtonFrame-&gt;None, ButtonData:&gt;\\\&quot;General::spell1\\\&quot;]\\)&quot;</annotation>
  </semantics>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 Apply the two boundary conditions and solve the resulting equations for constants <span style='font-weight: bold;'>CPlus</span> and <span style='font-weight: bold;'>CMinus</span>:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>SolutionOne</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Solve</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>GeneralSolution</mi>
        <mo>[</mo>
        <mn>0</mn>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>==</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>GeneralSolution</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>L</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>==</mo>
       <mn>1</mn>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>CPlus</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>CMinus</mi>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>CPlus</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mrow>
        <msup>
         <mi>&ExponentialE;</mi>
         <mrow>
          <mfrac>
           <mn>1</mn>
           <mn>2</mn>
          </mfrac>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>L</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mo>(</mo>
           <mrow>
            <mrow>
             <mo>-</mo>
             <mi>&beta;</mi>
            </mrow>
            <mo>-</mo>
            <msqrt>
             <mrow>
              <msup>
               <mi>&beta;</mi>
               <mn>2</mn>
              </msup>
              <mo>-</mo>
              <mrow>
               <mn>4</mn>
               <mo>&InvisibleTimes;</mo>
               <mi>&gamma;</mi>
              </mrow>
             </mrow>
            </msqrt>
           </mrow>
           <mo>)</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </msup>
        <mo>-</mo>
        <msup>
         <mi>&ExponentialE;</mi>
         <mrow>
          <mfrac>
           <mn>1</mn>
           <mn>2</mn>
          </mfrac>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>L</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mrow>
           <mo>(</mo>
           <mrow>
            <mrow>
             <mo>-</mo>
             <mi>&beta;</mi>
            </mrow>
            <mo>+</mo>
            <msqrt>
             <mrow>
              <msup>
               <mi>&beta;</mi>
               <mn>2</mn>
              </msup>
              <mo>-</mo>
              <mrow>
               <mn>4</mn>
               <mo>&InvisibleTimes;</mo>
               <mi>&gamma;</mi>
              </mrow>
             </mrow>
            </msqrt>
           </mrow>
           <mo>)</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </msup>
       </mrow>
      </mfrac>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>CMinus</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mfrac>
      <mn>1</mn>
      <mrow>
       <msup>
        <mi>&ExponentialE;</mi>
        <mrow>
         <mfrac>
          <mn>1</mn>
          <mn>2</mn>
         </mfrac>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>L</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>&beta;</mi>
           </mrow>
           <mo>-</mo>
           <msqrt>
            <mrow>
             <msup>
              <mi>&beta;</mi>
              <mn>2</mn>
             </msup>
             <mo>-</mo>
             <mrow>
              <mn>4</mn>
              <mo>&InvisibleTimes;</mo>
              <mi>&gamma;</mi>
             </mrow>
            </mrow>
           </msqrt>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </msup>
       <mo>-</mo>
       <msup>
        <mi>&ExponentialE;</mi>
        <mrow>
         <mfrac>
          <mn>1</mn>
          <mn>2</mn>
         </mfrac>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>L</mi>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mrow>
          <mo>(</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>-</mo>
            <mi>&beta;</mi>
           </mrow>
           <mo>+</mo>
           <msqrt>
            <mrow>
             <msup>
              <mi>&beta;</mi>
              <mn>2</mn>
             </msup>
             <mo>-</mo>
             <mrow>
              <mn>4</mn>
              <mo>&InvisibleTimes;</mo>
              <mi>&gamma;</mi>
             </mrow>
            </mrow>
           </msqrt>
          </mrow>
          <mo>)</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </msup>
      </mrow>
     </mfrac>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 Write the resulting solution:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>SpecificSolutionOne</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Simplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>GeneralSolution</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>/.</mo>
    <mrow>
     <mi>Flatten</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>SolutionOne</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mfrac>
      <mn>1</mn>
      <mn>2</mn>
     </mfrac>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>L</mi>
       <mo>-</mo>
       <mi>x</mi>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>&beta;</mi>
       <mo>+</mo>
       <msqrt>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>&beta;</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>&gamma;</mi>
         </mrow>
        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </msup>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1</mn>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <msup>
      <mi>&ExponentialE;</mi>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>&InvisibleTimes;</mo>
       <msqrt>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>&beta;</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>&gamma;</mi>
         </mrow>
        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
     </msup>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
   <mo>+</mo>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mi>L</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msqrt>
      <mrow>
       <msup>
        <mi>&beta;</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>&gamma;</mi>
       </mrow>
      </mrow>
     </msqrt>
    </mrow>
   </msup>
  </mrow>
 </mfrac>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Second example with different form of boundary condition:&nbsp;&nbsp;y(0) = 1 and y'(0)=0
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>DGen</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>D</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>GeneralSolution</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mi>x</mi>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mn>2</mn>
   </mfrac>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>CMinus</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mfrac>
      <mn>1</mn>
      <mn>2</mn>
     </mfrac>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mi>&beta;</mi>
       </mrow>
       <mo>-</mo>
       <msqrt>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>&beta;</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>&gamma;</mi>
         </mrow>
        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </msup>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mi>&beta;</mi>
     </mrow>
     <mo>-</mo>
     <msqrt>
      <mrow>
       <msup>
        <mi>&beta;</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>&gamma;</mi>
       </mrow>
      </mrow>
     </msqrt>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>+</mo>
  <mrow>
   <mfrac>
    <mn>1</mn>
    <mn>2</mn>
   </mfrac>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>CPlus</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mfrac>
      <mn>1</mn>
      <mn>2</mn>
     </mfrac>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mi>&beta;</mi>
       </mrow>
       <mo>+</mo>
       <msqrt>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>&beta;</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>&gamma;</mi>
         </mrow>
        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </msup>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mi>&beta;</mi>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <msqrt>
      <mrow>
       <msup>
        <mi>&beta;</mi>
        <mn>2</mn>
       </msup>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>4</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>&gamma;</mi>
       </mrow>
      </mrow>
     </msqrt>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 Now the constants CPlus and CMinus are found by solving:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>SolutionTwo</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Solve</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>GeneralSolution</mi>
        <mo>[</mo>
        <mn>0</mn>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>&Equal;</mo>
       <mn>1</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mi>DGen</mi>
         <mo>/.</mo>
         <mrow>
          <mi>x</mi>
          <mo>&rightarrow;</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mo>&Equal;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>CPlus</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>CMinus</mi>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>CPlus</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>+</mo>
      <mfrac>
       <mi>&beta;</mi>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
      </mfrac>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>CMinus</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <mi>&beta;</mi>
        <mo>-</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
      </mfrac>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mo>{</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>CPlus</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>+</mo>
      <mfrac>
       <mi>&beta;</mi>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
      </mfrac>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>CMinus</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <mi>&beta;</mi>
        <mo>-</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
       <mrow>
        <mn>2</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <msqrt>
         <mrow>
          <msup>
           <mi>&beta;</mi>
           <mn>2</mn>
          </msup>
          <mo>-</mo>
          <mrow>
           <mn>4</mn>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mi>&gamma;</mi>
          </mrow>
         </mrow>
        </msqrt>
       </mrow>
      </mfrac>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>}</mo>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subsubsection">
 And the new solution is:
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>SpecificSolutionTwo</mi>
  <mtext> </mtext>
  <mo>=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Simplify</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>GeneralSolution</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>/.</mo>
    <mrow>
     <mi>Flatten</mi>
     <mo>[</mo>
     <mi>SolutionTwo</mi>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <msup>
    <mi>&ExponentialE;</mi>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mfrac>
       <mn>1</mn>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
     </mrow>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mi>x</mi>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mo>(</mo>
      <mrow>
       <mi>&beta;</mi>
       <mo>+</mo>
       <msqrt>
        <mrow>
         <msup>
          <mi>&beta;</mi>
          <mn>2</mn>
         </msup>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>4</mn>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <mi>&gamma;</mi>
         </mrow>
        </mrow>
       </msqrt>
      </mrow>
      <mo>)</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </msup>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mn>1</mn>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>&ExponentialE;</mi>
         <mrow>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msqrt>
           <mrow>
            <msup>
             <mi>&beta;</mi>
             <mn>2</mn>
            </msup>
            <mo>-</mo>
            <mrow>
             <mn>4</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mi>&gamma;</mi>
            </mrow>
           </mrow>
          </msqrt>
         </mrow>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>&beta;</mi>
     </mrow>
     <mo>+</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>(</mo>
       <mrow>
        <mn>1</mn>
        <mo>+</mo>
        <msup>
         <mi>&ExponentialE;</mi>
         <mrow>
          <mi>x</mi>
          <mo>&InvisibleTimes;</mo>
          <msqrt>
           <mrow>
            <msup>
             <mi>&beta;</mi>
             <mn>2</mn>
            </msup>
            <mo>-</mo>
            <mrow>
             <mn>4</mn>
             <mo>&InvisibleTimes;</mo>
             <mi>&gamma;</mi>
            </mrow>
           </mrow>
          </msqrt>
         </mrow>
        </msup>
       </mrow>
       <mo>)</mo>
      </mrow>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <msqrt>
       <mrow>
        <msup>
         <mi>&beta;</mi>
         <mn>2</mn>
        </msup>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>4</mn>
         <mo>&InvisibleTimes;</mo>
         <mi>&gamma;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
      </msqrt>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mrow>
   <mn>2</mn>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <msqrt>
    <mrow>
     <msup>
      <mi>&beta;</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
     <mo>-</mo>
     <mrow>
      <mn>4</mn>
      <mo>&InvisibleTimes;</mo>
      <mi>&gamma;</mi>
     </mrow>
    </mrow>
   </msqrt>
  </mrow>
 </mfrac>
</math>
</p>

<p class="Subtitle">
 <a id="mmtag_21_beam_theory"></a>
 <a id="mmtag_21_fourth_order_odes__beam_theory"></a>
 Example of Higher-Order equation and Visualization of Solutions:<br />The Beam Equation
</p>



<p class="Text">
 Visualizing Beam Deflections:
</p>



<p class="Text">
 Set up the ODE solution (we will specify a unit beam stiffness) EI = 1
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_beam_equation"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>BeamEquation</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>y_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext>x_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>w_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>BC1_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>BC2_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>DSolve</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>Flatten</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>y</mi>
           <mtext>''''</mtext>
          </mrow>
          <mo>[</mo>
          <mi>x</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>==</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mi>w</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>x</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mi>BC1</mi>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mi>BC2</mi>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>y</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>x</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mi>x</mi>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>//</mo>
   <mi>Flatten</mi>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <a id="mmtag_21_beam_boundary_conditions"></a>
 <a id="mmtag_21_boundary_conditions__for_beams"></a>
 Set up some typical boundary conditions:
</p>



<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_11.gif" alt="Clamped[y_ , x_ , position_, slope_] := {y[x] == position, y '[x] == slope}"  width="661" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_12.gif" alt="PointLoad[y_, x_, position_, moment_] := {y[x] == position, y''[x] == moment}"  width="704" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_13.gif" alt="FreeEnd[y_ , x_] := {y''[x] == 0, y'''[x] == 0}"  width="366" height="23"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>noload</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mn>0</mn>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_beams__general_solutions_for_deflection"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>BeamEquation</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mi>y</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>x</mi>
   <mo>,</mo>
   <mi>noload</mi>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>Clamped</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>y</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PointLoad</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>y</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mtext>.1</mtext>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>y</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>x</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>&rightarrow;</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mn>0.</mn>
     <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>0.</mn>
     <mtext> </mtext>
     <mi>x</mi>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>0.15</mn>
     <mtext> </mtext>
     <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>2</mn>
     </msup>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>0.05</mn>
     <mtext> </mtext>
     <msup>
      <mi>x</mi>
      <mn>3</mn>
     </msup>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Clamped Beam, loaded at the end
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_21_beams__clamped_and_loaded"></a>
 <a id="mmtag_21_beams__clamped_both_ends_with_point_load"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mstyle mathcolor='#FF0000'>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mi>BeamEquation</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>x</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>noload</mi>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>Clamped</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>PointLoad</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mrow>
           <mo>-</mo>
           <mtext>.25</mtext>
          </mrow>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mstyle>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PlotRange</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.5</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>0.5</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>AspectRatio</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_14.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_14.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Clamped Beam, Free end, unit applied load
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>unitload</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mn>1</mn>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mstyle mathcolor='#FF0000'>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mi>BeamEquation</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>x</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>unitload</mi>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>Clamped</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>FreeEnd</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mstyle>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PlotRange</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.5</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>0.5</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>AspectRatio</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_15.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_15.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Clamped Beam, Point load at end, Point load at Middle
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>midload</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>10</mn>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>DiracDelta</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>-</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>/</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mstyle mathcolor='#FF0000'>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mi>BeamEquation</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>x</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>midload</mi>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>Clamped</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>PointLoad</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mstyle>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PlotRange</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.5</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>0.5</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>AspectRatio</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_16.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_16.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Point Loaded on both ends, loaded in the middle as above
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>midload</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>10</mn>
   </mrow>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mrow>
    <mi>DiracDelta</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mtext> </mtext>
     <mo>-</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>/</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mstyle mathcolor='#FF0000'>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mi>BeamEquation</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>x</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>midload</mi>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>PointLoad</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>PointLoad</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mstyle>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PlotRange</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.5</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>0.5</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>AspectRatio</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_17.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_17.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 <a id="mmtag_21_beams__point_loads_and_distributed_loads"></a>
 <a id="mmtag_21_beams__distributed_loads"></a>
 Point Loaded on both ends, with linear distributed load positive at left and negative at right
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>testload</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mn>100</mn>
   <mo>*</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mn>1</mn>
      <mo>/</mo>
      <mn>2</mn>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>-</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mi>x</mi>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mstyle mathcolor='#FF0000'>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mi>BeamEquation</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>x</mi>
        <mo>,</mo>
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        <mo>,</mo>
        <mrow>
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         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>PointLoad</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
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          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mstyle>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PlotRange</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.5</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>0.5</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>AspectRatio</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_18.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_18.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Clamped on both ends, with a &quot;box&quot; placed at x = 3/4
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>boxload</mi>
   <mo>[</mo>
   <mtext>x_</mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>100</mn>
   </mrow>
   <mo>*</mo>
   <mrow>
    <mo>(</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>UnitStep</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mn>3</mn>
          <mo>/</mo>
          <mn>4</mn>
         </mrow>
         <mo>-</mo>
         <mrow>
          <mn>1</mn>
          <mo>/</mo>
          <mn>8</mn>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mtext> </mtext>
     <mo>-</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mrow>
      <mi>UnitStep</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>x</mi>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mn>3</mn>
          <mo>/</mo>
          <mn>4</mn>
         </mrow>
         <mo>+</mo>
         <mrow>
          <mn>1</mn>
          <mo>/</mo>
          <mn>8</mn>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>)</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>boxload</mi>
    <mo>[</mo>
    <mi>x</mi>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
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     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_19.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_19.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>Plot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>Evaluate</mi>
    <mo>[</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mstyle mathcolor='#FF0000'>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>y</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>x</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>/.</mo>
      <mrow>
       <mi>BeamEquation</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>y</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>x</mi>
        <mo>,</mo>
        <mi>boxload</mi>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>Clamped</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>Clamped</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>y</mi>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mstyle>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mi>x</mi>
     <mo>,</mo>
     <mn>0</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>PlotRange</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.5</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mn>0.5</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mi>AspectRatio</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-21_20.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-21_20.gif]"  width="576" height="576"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>Graphics</mi>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mo>&hybull;</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<hr />

<table><tr>
<td style='font-family: Helvetica; font-size: 10px; width: 100%'>Created by
 <a href="http://www.wolfram.com"><span style='font-style: italic'>Mathematica</span></a>
 &nbsp;(November 8, 2005)</td>
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 alt='Valid XHTML 1.1!' height='31' width='88' /></td>
</tr></table>
</body>

</html>
