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

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
 <title>
  Lecture 25 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">
 <a id="mmtag_25_phase_plane_analysis"></a>
 Phase Plane Analysis of Linear Differential Equations
</p>



<p class="Subtitle">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__linearization_about"></a>
 Description of behavior from coefficients of linear expansion about fixed point
</p>



<p class="Text">
 Write a set of function that predict the behavior of the system&nbsp;&nbsp;<span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mfrac>
  <mrow>
   <mi>d</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mover>
    <mi>y</mi>
    <mo>&rightarrow;</mo>
   </mover>
  </mrow>
  <mrow>
   <mi>d</mi>
   <mo>&InvisibleTimes;</mo>
   <mi>t</mi>
  </mrow>
 </mfrac>
</math></span></span>= <span>(<table class='TextInline'>
 <tr>
  <td style='text-align: center;'><span class="TextInline">a</span></td>
  <td style='text-align: center;'><span class="TextInline">b</span></td>
 </tr>
 <tr>
  <td style='text-align: center;'><span class="TextInline">c</span></td>
  <td style='text-align: center;'><span class="TextInline">d</span></td>
 </tr>
</table>

)</span> <span><span class="TextInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mover>
  <mi>y</mi>
  <mo>&rightarrow;</mo>
 </mover>
</math></span></span> for real matrices.
</p>



<p class="Subsubsection">
 Note: This is a first-order ODE with constant coefficients. Its solution will be a sum of two exponential functions with the form <span><span class="SubsubsectionInline"><math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <msup>
  <mi>&ExponentialE;</mi>
  <mi>&lambda;t</mi>
 </msup>
</math></span></span>. The characteristics of the system of two equations are determined by the eigenvalues and eigenvectors of the matrix of coefficients, as detailed by the analysis and examples presented below.
</p>



<p class="Text">
 Note that the eigenvalues are either real or they are complex conjugates (i.e., the eigenvalues are the solutions to&nbsp;&nbsp;the quadratic equation)
</p>



<p class="Text">
 Here is a function to print out a warning if the eigenvalues are inconsistent with a real coefficient matrix:
</p>



<p class="CellLabel">
 In[54]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_warning_function__example"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>EigenConsistency</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>eval1_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>eval2_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>If</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>And</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>And</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Im</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>eval1</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&NotEqual;</mo>
         <mn>0</mn>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Im</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>eval2</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&NotEqual;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mn>0</mn>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>Conjugate</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>eval1</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&NotEqual;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>eval2</mi>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Print</mi>
     <mo>[</mo>
     <ms>Coefficients are not real</ms>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Here is a function that prints out information about stability based on the eigenvalues:
</p>



<p class="CellLabel">
 In[55]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__function_to_determine_stability"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>EigenStability</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>eval1_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>eval2_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>If</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>And</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>Re</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>eval1</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>&lt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>Re</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>eval2</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&lt;</mo>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Print</mi>
     <mo>[</mo>
     <ms>Stable and Attractive</ms>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>If</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>Or</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Re</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>eval1</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>&gt;</mo>
         <mn>0</mn>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Re</mi>
          <mo>[</mo>
          <mi>eval2</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>&gt;</mo>
         <mn>0</mn>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>Print</mi>
       <mo>[</mo>
       <ms>Unstable</ms>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>Print</mi>
       <mo>[</mo>
       <ms>Stable Orbits about Fixed Point</ms>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Here is a function that prints out information about the type of fixed point:
</p>



<p class="CellLabel">
 In[56]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__function_to_determine_type"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>EigenTrajectory</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>eval1_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>eval2_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>If</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Or</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>Im</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>eval1</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&NotEqual;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
      <mtext> </mtext>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>Im</mi>
        <mo>[</mo>
        <mi>eval2</mi>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&NotEqual;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mn>0</mn>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>Print</mi>
     <mo>[</mo>
     <ms>Circulation</ms>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mrow>
     <mi>If</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mi>s1</mi>
         <mo>=</mo>
         <mrow>
          <mi>Sign</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>Re</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>eval1</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
       <mtext> </mtext>
       <mo>&NotEqual;</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mo>(</mo>
        <mrow>
         <mi>s2</mi>
         <mo>=</mo>
         <mrow>
          <mi>Sign</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>Re</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>eval2</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>)</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>Print</mi>
       <mo>[</mo>
       <ms>Saddle</ms>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mi>Print</mi>
       <mo>[</mo>
       <ms>Node</ms>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Here is a function that collects our other functions
</p>



<p class="CellLabel">
 In[57]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_EigenDescriptionxx__example_of_function_for_analysis_of_system_of_ODEs"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>EigenDescription</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>eval1_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>eval2_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Module</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>EigenConsistency</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>eval1</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>eval2</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mrow>
      <mi>EigenStability</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>eval1</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>eval2</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mrow>
      <mi>EigenTrajectory</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>eval1</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>eval2</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[58]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>EigenDescription</mi>
  <mo>[</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mtext> </mtext>
    <mo>+</mo>
    <mi>&ImaginaryI;</mi>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mn>1</mn>
    </mrow>
    <mtext> </mtext>
    <mo>-</mo>
    <mi>&ImaginaryI;</mi>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mtext>Stable and Attractive</mtext>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Circulation</mi>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[59]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>EigenConsistency</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mn>1</mn>
    <mo>+</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mi>&ImaginaryI;</mi>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Here is a function that prints out information about the direction of the eigenvectors
</p>



<p class="CellLabel">
 In[60]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>EigenDirector</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>eval_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mtext>ex_</mtext>
      <mo>,</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mtext>ey_</mtext>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Module</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>theta</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>=</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>N</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mn>180</mn>
        <mo>*</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>ArcTan</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>ex</mi>
           <mo>,</mo>
           <mi>ey</mi>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>/</mo>
         <mi>&pi;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>If</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>eval</mi>
        <mo>&gt;</mo>
        <mn>0</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>Print</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <ms>Unstable (&lambda;=</ms>
         <mo>,</mo>
         <mi>eval</mi>
         <mo>,</mo>
         <ms>) direction is &theta; = </ms>
         <mo>,</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mi>theta</mi>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mtext>&#62371;</mtext>
     <mrow>
      <mi>If</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>eval</mi>
        <mo>&lt;</mo>
        <mn>0</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>Print</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <ms>Stable (&lambda;=</ms>
         <mo>,</mo>
         <mi>eval</mi>
         <mo>,</mo>
         <ms>) direction is &theta; = </ms>
         <mo>,</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mi>theta</mi>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Here is a function that uses the coefficients to collect and print the physical information about the fixed point
</p>



<p class="CellLabel">
 In[61]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_LinearDescriptionxx__example_of_function_for_analysis_of_system_of_ODEs"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>LinearDescription</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>a_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>b_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>c_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>d_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mrow>
   <mi>Module</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>esys</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>eval1</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>eval2</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>evec1</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>evec2</mi>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mtext>&#62371;</mtext>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>esys</mi>
      <mo>=</mo>
      <mrow>
       <mi>Eigensystem</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mo>{</mo>
          <mrow>
           <mi>a</mi>
           <mo>,</mo>
           <mi>b</mi>
          </mrow>
          <mo>}</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mo>{</mo>
          <mrow>
           <mi>c</mi>
           <mo>,</mo>
           <mi>d</mi>
          </mrow>
          <mo>}</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mrow>
      <mi>eval1</mi>
      <mo>=</mo>
      <mrow>
       <mi>Chop</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>esys</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mrow>
      <mi>eval2</mi>
      <mo>=</mo>
      <mrow>
       <mi>Chop</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>esys</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>2</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mrow>
      <mi>evec1</mi>
      <mtext> </mtext>
      <mo>=</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>Chop</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>esys</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mrow>
      <mi>evec2</mi>
      <mo>=</mo>
      <mrow>
       <mi>Chop</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mi>esys</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mn>2</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>2</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mtext>&#62371;</mtext>
     <mrow>
      <mi>EigenDescription</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>eval1</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>eval2</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mtext>&#62371;</mtext>
     <mrow>
      <mi>Print</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <ms>Eigenvalues = </ms>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>eval1</mi>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <ms> and </ms>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mi>eval2</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mtext>&#62371;</mtext>
     <mrow>
      <mi>If</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mi>And</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>Im</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>eval1</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
          <mtext> </mtext>
          <mo>&Equal;</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>Im</mi>
           <mo>[</mo>
           <mi>eval1</mi>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
          <mtext> </mtext>
          <mo>&Equal;</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mn>0</mn>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>EigenDirector</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>eval1</mi>
          <mo>,</mo>
          <mi>evec1</mi>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>;</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mi>EigenDirector</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mi>eval2</mi>
          <mo>,</mo>
          <mi>evec2</mi>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>;</mo>
     <mi>esys</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[62]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LinearDescription</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mtext>.1</mtext>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Unstable</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Saddle</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Eigenvalues = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>3.024845673131659</mn>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext> and </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>1.0248456731316589</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Eigenvalues = </ms>
    <cn type='real'>-3.024845673131659</cn>
    <ms> and </ms>
    <cn type='real'>1.0248456731316589</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Stable (&lambda;=</mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>3.024845673131659</mn>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext>) direction is &theta; = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>91.42325939491276</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Stable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>-3.024845673131659</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>91.42325939491276</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Unstable (&lambda;=</mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>1.0248456731316589</mn>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext>) direction is &theta; = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>13.952991853913426</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Unstable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>1.0248456731316589</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>13.952991853913426</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[62]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>3.024845673131659</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1.0248456731316589</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>0.024838007970444692</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.9996914890905396</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>0.9704938837598415</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.2411257381217099</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Subtitle">
 <a id="mmtag_25_fixed_point_stability__visualization"></a>
 Visualization of Trajectories near Fixed Points in the Plane
</p>



<p class="Text">
 Functions to find the solutions for input coefficients (first one for specified initial point; the second one for initial points picked randomly
</p>



<p class="CellLabel">
 In[63]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>LinSol</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>a_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>b_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>c_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>d_</mtext>
    <mtext>  </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>xo_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>yo_</mtext>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mtext>&#62371;</mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>p</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>/.</mo>
   <mrow>
    <mi>Flatten</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>DSolve</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>x</mi>
           <mo>'</mo>
          </mrow>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>a</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>x</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mtext> </mtext>
          <mo>+</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mrow>
           <mi>b</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>p</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>p</mi>
           <mo>'</mo>
          </mrow>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>c</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>x</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mtext> </mtext>
          <mo>+</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mrow>
           <mi>d</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>p</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>x</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mi>xo</mi>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>p</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext>  </mtext>
         <mi>yo</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>x</mi>
         <mo>[</mo>
         <mi>t</mi>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>p</mi>
         <mo>[</mo>
         <mi>t</mi>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mi>t</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[64]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>LinSol</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>a_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>b_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>c_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>d_</mtext>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mtext> </mtext>
  <mtext>&#62371;</mtext>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mi>x</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mi>p</mi>
      <mo>[</mo>
      <mi>t</mi>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>/.</mo>
   <mrow>
    <mi>Flatten</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mi>DSolve</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>x</mi>
           <mo>'</mo>
          </mrow>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>a</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>x</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mtext> </mtext>
          <mo>+</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mrow>
           <mi>b</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>p</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>p</mi>
           <mo>'</mo>
          </mrow>
          <mo>[</mo>
          <mi>t</mi>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mrow>
           <mi>c</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>x</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mtext> </mtext>
          <mo>+</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mrow>
           <mi>d</mi>
           <mo>&InvisibleTimes;</mo>
           <mrow>
            <mi>p</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>t</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>x</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mi>Random</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>Real</mi>
           <mo>,</mo>
           <mrow>
            <mo>{</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mo>-</mo>
              <mn>10</mn>
             </mrow>
             <mo>,</mo>
             <mn>10</mn>
            </mrow>
            <mo>}</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mtext> </mtext>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>p</mi>
          <mo>[</mo>
          <mn>0</mn>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&Equal;</mo>
         <mtext>  </mtext>
         <mrow>
          <mi>Random</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>Real</mi>
           <mo>,</mo>
           <mrow>
            <mo>{</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mo>-</mo>
              <mn>10</mn>
             </mrow>
             <mo>,</mo>
             <mn>10</mn>
            </mrow>
            <mo>}</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mrow>
       <mo>{</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>x</mi>
         <mo>[</mo>
         <mi>t</mi>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>p</mi>
         <mo>[</mo>
         <mi>t</mi>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>}</mo>
      </mrow>
      <mo>,</mo>
      <mi>t</mi>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[65]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>LinSol</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>3</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>3</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[65]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mrow>
     <mn>4.284814892121187</mn>
     <mtext> </mtext>
     <msup>
      <mi>&ExponentialE;</mi>
      <mrow>
       <mrow>
        <mn>5</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mo>/</mo>
       <mn>2</mn>
      </mrow>
     </msup>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <msqrt>
         <mn>23</mn>
        </msqrt>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>6.117391826839953</mn>
     <mtext> </mtext>
     <msup>
      <mi>&ExponentialE;</mi>
      <mrow>
       <mrow>
        <mn>5</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mo>/</mo>
       <mn>2</mn>
      </mrow>
     </msup>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Sin</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <msqrt>
         <mn>23</mn>
        </msqrt>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>8.405698863933955</mn>
     </mrow>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <msup>
      <mi>&ExponentialE;</mi>
      <mrow>
       <mrow>
        <mn>5</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mo>/</mo>
       <mn>2</mn>
      </mrow>
     </msup>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Cos</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <msqrt>
         <mn>23</mn>
        </msqrt>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>3.6079646260886564</mn>
     <mtext> </mtext>
     <msup>
      <mi>&ExponentialE;</mi>
      <mrow>
       <mrow>
        <mn>5</mn>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mo>/</mo>
       <mn>2</mn>
      </mrow>
     </msup>
     <mo>&InvisibleTimes;</mo>
     <mrow>
      <mi>Sin</mi>
      <mo>[</mo>
      <mfrac>
       <mrow>
        <msqrt>
         <mn>23</mn>
        </msqrt>
        <mo>&InvisibleTimes;</mo>
        <mi>t</mi>
       </mrow>
       <mn>2</mn>
      </mfrac>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Text">
 Example of a plot for a single directory
</p>



<p class="CellLabel">
 In[66]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mi>CritPointPlot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mtext>a_</mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>b_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>c_</mtext>
    <mtext> </mtext>
    <mo>,</mo>
    <mtext> </mtext>
    <mtext>d_</mtext>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
  <mtext> </mtext>
  <mo>:=</mo>
  <mrow>
   <mi>ParametricPlot</mi>
   <mo>[</mo>
   <mrow>
    <mrow>
     <mi>Evaluate</mi>
     <mo>[</mo>
     <mrow>
      <mi>LinSol</mi>
      <mo>[</mo>
      <mrow>
       <mi>a</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>b</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>c</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>d</mi>
      </mrow>
      <mo>]</mo>
     </mrow>
     <mo>]</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>t</mi>
      <mo>,</mo>
      <mn>0</mn>
      <mo>,</mo>
      <mn>20</mn>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mo>,</mo>
    <mrow>
     <mi>PlotRange</mi>
     <mo>&rightarrow;</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>15</mn>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mn>15</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>15</mn>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mn>15</mn>
        </mrow>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
   </mrow>
   <mo>]</mo>
  </mrow>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[67]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CritPointPlot</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mtext>.2</mtext>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>1</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>2</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-25_1.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-25_1.gif]"  width="576" height="356"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[67]=
</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">
 This is not terribly informative.&nbsp;&nbsp;Construct a function that takes input and plots many paths with arrows that describe the trajectory.&nbsp;&nbsp;Print out physical interpretations as well.&nbsp;&nbsp;Supply an argument with&nbsp;&nbsp;a default definition that indicates the number of trajectories to plot.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[68]:=
</p>



<p class="Input">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&lt;&lt;</mo>
  <mtext>Graphics`Arrow`</mtext>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="CellLabel">
 In[69]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__visualization_of_trajectories_near"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mrow>
   <mrow>
    <mi>CritPointPlotPointsMany</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mtext>a_</mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mtext>b_</mtext>
     <mtext> </mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mtext>c_</mtext>
     <mtext> </mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext> </mtext>
     <mtext>d_</mtext>
     <mtext> </mtext>
     <mo>,</mo>
     <mtext>  </mtext>
     <mrow>
      <mtext>howmany_:</mtext>
      <mn>100</mn>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
   <mtext> </mtext>
   <mo>:=</mo>
   <mrow>
    <mi>Module</mi>
    <mo>[</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mi>esys</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>eval1</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>eval2</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>funcs</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>,</mo>
       <mi>data</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>lendata</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>gstack</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>lp</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>rstack</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>lstack</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>magrange</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>rstackmag</mi>
       <mo>,</mo>
       <mi>lstackmag</mi>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mtext>&#62371;</mtext>
     <mrow>
      <mrow>
       <mi>esys</mi>
       <mo>=</mo>
       <mrow>
        <mi>LinearDescription</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mi>a</mi>
         <mo>,</mo>
         <mi>b</mi>
         <mo>,</mo>
         <mi>c</mi>
         <mo>,</mo>
         <mi>d</mi>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mrow>
       <mi>Print</mi>
       <mo>[</mo>
       <mi>esys</mi>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mrow>
       <mi>eval1</mi>
       <mo>=</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>esys</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>1</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>eval2</mi>
       <mo>=</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>esys</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mn>1</mn>
          <mo>,</mo>
          <mn>2</mn>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mtext>&#62371;</mtext>
      <mrow>
       <mi>funcs</mi>
       <mo>=</mo>
       <mrow>
        <mi>Table</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>Chop</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mi>LinSol</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mi>a</mi>
            <mo>,</mo>
            <mi>b</mi>
            <mo>,</mo>
            <mi>c</mi>
            <mo>,</mo>
            <mi>d</mi>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mo>{</mo>
          <mrow>
           <mi>i</mi>
           <mo>,</mo>
           <mi>howmany</mi>
          </mrow>
          <mo>}</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mtext> </mtext>
      <mrow>
       <mi>lstack</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>=</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mrow>
       <mi>rstack</mi>
       <mo>=</mo>
       <mrow>
        <mo>{</mo>
        <mo>}</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mrow>
       <mi>For</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>imany</mi>
         <mo>=</mo>
         <mn>1</mn>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>imany</mi>
         <mtext> </mtext>
         <mo>&leq;</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mi>howmany</mi>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>imany</mi>
         <mo>++</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mrow>
          <mi>data</mi>
          <mo>=</mo>
          <mrow>
           <mi>Chop</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mi>Table</mi>
            <mo>[</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mi>Evaluate</mi>
              <mo>[</mo>
              <mrow>
               <mrow>
                <mi>funcs</mi>
                <mo>[</mo>
                <mrow>
                 <mo>[</mo>
                 <mi>imany</mi>
                 <mo>]</mo>
                </mrow>
                <mo>]</mo>
               </mrow>
               <mo>/.</mo>
               <mrow>
                <mi>t</mi>
                <mo>&rightarrow;</mo>
                <mi>itime</mi>
               </mrow>
              </mrow>
              <mo>]</mo>
             </mrow>
             <mo>,</mo>
             <mrow>
              <mo>{</mo>
              <mrow>
               <mi>itime</mi>
               <mo>,</mo>
               <mn>0</mn>
               <mo>,</mo>
               <mn>20</mn>
               <mo>,</mo>
               <mtext>.1</mtext>
              </mrow>
              <mo>}</mo>
             </mrow>
            </mrow>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>;</mo>
         <mrow>
          <mi>lendata</mi>
          <mtext> </mtext>
          <mo>=</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mrow>
           <mi>Length</mi>
           <mo>[</mo>
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           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>;</mo>
         <mrow>
          <mi>gstack</mi>
          <mo>=</mo>
          <mrow>
           <mo>{</mo>
           <mrow>
            <mrow>
             <mi>Hue</mi>
             <mo>[</mo>
             <mn>0</mn>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
            <mo>,</mo>
            <mrow>
             <mi>Arrow</mi>
             <mo>[</mo>
             <mrow>
              <mrow>
               <mi>data</mi>
               <mo>[</mo>
               <mrow>
                <mo>[</mo>
                <mn>1</mn>
                <mo>]</mo>
               </mrow>
               <mo>]</mo>
              </mrow>
              <mo>,</mo>
              <mrow>
               <mi>data</mi>
               <mo>[</mo>
               <mrow>
                <mo>[</mo>
                <mn>2</mn>
                <mo>]</mo>
               </mrow>
               <mo>]</mo>
              </mrow>
              <mo>,</mo>
              <mrow>
               <mi>HeadScaling</mi>
               <mo>&rightarrow;</mo>
               <mi>Absolute</mi>
              </mrow>
             </mrow>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>}</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>;</mo>
         <mtext>&#62371;</mtext>
         <mrow>
          <mi>For</mi>
          <mo>[</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mi>iend</mi>
            <mtext> </mtext>
            <mo>=</mo>
            <mtext> </mtext>
            <mn>4</mn>
           </mrow>
           <mo>,</mo>
           <mtext> </mtext>
           <mrow>
            <mi>iend</mi>
            <mtext> </mtext>
            <mo>&leq;</mo>
            <mtext>  </mtext>
            <mrow>
             <mi>lendata</mi>
             <mo>/</mo>
             <mn>2</mn>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>,</mo>
           <mrow>
            <mi>iend</mi>
            <mtext> </mtext>
            <mo>+=</mo>
            <mtext> </mtext>
            <mn>8</mn>
           </mrow>
           <mo>,</mo>
           <mtext> </mtext>
           <mrow>
            <mrow>
             <mi>AppendTo</mi>
             <mo>[</mo>
             <mrow>
              <mi>gstack</mi>
              <mo>,</mo>
              <mrow>
               <mi>Hue</mi>
               <mo>[</mo>
               <mrow>
                <mi>iend</mi>
                <mo>*</mo>
                <mn>0.66</mn>
                <mo>*</mo>
                <mrow>
                 <mn>2</mn>
                 <mo>/</mo>
                 <mi>lendata</mi>
                </mrow>
               </mrow>
               <mo>]</mo>
              </mrow>
             </mrow>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
            <mo>;</mo>
            <mrow>
             <mi>AppendTo</mi>
             <mo>[</mo>
             <mrow>
              <mi>gstack</mi>
              <mo>,</mo>
              <mrow>
               <mi>Arrow</mi>
               <mo>[</mo>
               <mrow>
                <mrow>
                 <mi>data</mi>
                 <mo>[</mo>
                 <mrow>
                  <mo>[</mo>
                  <mrow>
                   <mi>iend</mi>
                   <mo>-</mo>
                   <mn>1</mn>
                  </mrow>
                  <mo>]</mo>
                 </mrow>
                 <mo>]</mo>
                </mrow>
                <mo>,</mo>
                <mrow>
                 <mi>data</mi>
                 <mo>[</mo>
                 <mrow>
                  <mo>[</mo>
                  <mi>iend</mi>
                  <mo>]</mo>
                 </mrow>
                 <mo>]</mo>
                </mrow>
                <mo>,</mo>
                <mrow>
                 <mi>HeadScaling</mi>
                 <mo>&rightarrow;</mo>
                 <mi>Absolute</mi>
                </mrow>
               </mrow>
               <mo>]</mo>
              </mrow>
             </mrow>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>]</mo>
         </mrow>
         <mo>;</mo>
         <mrow>
          <mi>lp</mi>
          <mo>=</mo>
          <mrow>
           <mi>ListPlot</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mi>data</mi>
            <mo>,</mo>
            <mrow>
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             <mo>&rightarrow;</mo>
             <mi>True</mi>
            </mrow>
            <mo>,</mo>
            <mrow>
             <mi>AspectRatio</mi>
             <mo>&rightarrow;</mo>
             <mn>1</mn>
            </mrow>
            <mo>,</mo>
            <mrow>
             <mi>PlotRange</mi>
             <mo>&rightarrow;</mo>
             <mrow>
              <mo>{</mo>
              <mrow>
               <mrow>
                <mo>{</mo>
                <mrow>
                 <mrow>
                  <mo>-</mo>
                  <mn>15</mn>
                 </mrow>
                 <mo>,</mo>
                 <mn>15</mn>
                </mrow>
                <mo>}</mo>
               </mrow>
               <mo>,</mo>
               <mrow>
                <mo>{</mo>
                <mrow>
                 <mrow>
                  <mo>-</mo>
                  <mn>15</mn>
                 </mrow>
                 <mo>,</mo>
                 <mn>15</mn>
                </mrow>
                <mo>}</mo>
               </mrow>
              </mrow>
              <mo>}</mo>
             </mrow>
            </mrow>
            <mo>,</mo>
            <mrow>
             <mi>PlotStyle</mi>
             <mo>&rightarrow;</mo>
             <mrow>
              <mi>Hue</mi>
              <mo>[</mo>
              <mrow>
               <mi>Random</mi>
               <mo>[</mo>
               <mo>]</mo>
              </mrow>
              <mo>]</mo>
             </mrow>
            </mrow>
            <mo>,</mo>
            <mrow>
             <mi>DisplayFunction</mi>
             <mo>&rightarrow;</mo>
             <mi>Identity</mi>
            </mrow>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>;</mo>
         <mrow>
          <mi>lstack</mi>
          <mo>=</mo>
          <mrow>
           <mi>Show</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mi>lp</mi>
            <mo>,</mo>
            <mrow>
             <mi>Graphics</mi>
             <mo>[</mo>
             <mi>gstack</mi>
             <mo>]</mo>
            </mrow>
            <mo>,</mo>
            <mi>lstack</mi>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>;</mo>
         <mrow>
          <mi>rstack</mi>
          <mtext> </mtext>
          <mo>=</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mrow>
           <mi>Show</mi>
           <mo>[</mo>
           <mrow>
            <mi>lp</mi>
            <mo>,</mo>
            <mi>rstack</mi>
           </mrow>
           <mo>]</mo>
          </mrow>
         </mrow>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mtext>&#62371;</mtext>
      <mrow>
       <mi>If</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>Or</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mrow>
           <mrow>
            <mi>Re</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>eval1</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
           <mo>&gt;</mo>
           <mn>0</mn>
          </mrow>
          <mo>,</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mi>Re</mi>
            <mo>[</mo>
            <mi>eval2</mi>
            <mo>]</mo>
           </mrow>
           <mo>&gt;</mo>
           <mtext> </mtext>
           <mn>0</mn>
          </mrow>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>magrange</mi>
         <mo>=</mo>
         <mrow>
          <mo>{</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>{</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mo>-</mo>
              <mn>60</mn>
             </mrow>
             <mo>,</mo>
             <mn>60</mn>
            </mrow>
            <mo>}</mo>
           </mrow>
           <mo>,</mo>
           <mrow>
            <mo>{</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mo>-</mo>
              <mn>60</mn>
             </mrow>
             <mo>,</mo>
             <mn>60</mn>
            </mrow>
            <mo>}</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>}</mo>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>magrange</mi>
         <mo>=</mo>
         <mtext> </mtext>
         <mrow>
          <mo>{</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>{</mo>
            <mrow>
             <mrow>
              <mo>-</mo>
              <mn>1</mn>
             </mrow>
             <mo>,</mo>
             <mn>1</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>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mtext>&#62371;</mtext>
      <mrow>
       <mi>rstackmag</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>=</mo>
       <mtext> </mtext>
       <mrow>
        <mi>Show</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mi>rstack</mi>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>PlotRange</mi>
          <mo>&rightarrow;</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mi>magrange</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mtext>&#62371;</mtext>
      <mrow>
       <mi>lstackmag</mi>
       <mtext> </mtext>
       <mo>=</mo>
       <mtext>  </mtext>
       <mrow>
        <mi>Show</mi>
        <mo>[</mo>
        <mrow>
         <mi>lstack</mi>
         <mo>,</mo>
         <mrow>
          <mi>PlotRange</mi>
          <mo>&rightarrow;</mo>
          <mtext> </mtext>
          <mi>magrange</mi>
         </mrow>
        </mrow>
        <mo>]</mo>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>;</mo>
      <mtext>&#62371;</mtext>
      <mrow>
       <mi>Show</mi>
       <mo>[</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mi>GraphicsArray</mi>
         <mo>[</mo>
         <mrow>
          <mo>{</mo>
          <mrow>
           <mrow>
            <mo>{</mo>
            <mrow>
             <mi>lstack</mi>
             <mo>,</mo>
             <mi>rstack</mi>
            </mrow>
            <mo>}</mo>
           </mrow>
           <mo>,</mo>
           <mrow>
            <mo>{</mo>
            <mrow>
             <mi>lstackmag</mi>
             <mo>,</mo>
             <mi>rstackmag</mi>
            </mrow>
            <mo>}</mo>
           </mrow>
          </mrow>
          <mo>}</mo>
         </mrow>
         <mo>]</mo>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>ImageSize</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mn>1000</mn>
        </mrow>
        <mo>,</mo>
        <mrow>
         <mi>DisplayFunction</mi>
         <mo>&rightarrow;</mo>
         <mi>$DisplayFunction</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>]</mo>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>]</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mtext>&#62371;</mtext>
  <mtext>&#62371;</mtext>
 </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>rstack</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>gstack</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(rstack\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(gstack\\)\\\&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>spell</mi>
  </mrow>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mrow>
   <mo>:</mo>
   <mtext> </mtext>
  </mrow>
  <semantics>
   <mrow>
    <mtext>Possible spelling error: new symbol name \&quot;</mtext>
    <mi>lstack</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbols </mtext>
    <mrow>
     <mo>{</mo>
     <mrow>
      <mi>gstack</mi>
      <mo>,</mo>
      <mi>rstack</mi>
     </mrow>
     <mo>}</mo>
    </mrow>
    <mtext>. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(lstack\\)\\\&quot; is similar to existing symbols \\!\\({gstack, rstack}\\). \\!\\(\\*ButtonBox[\\\&quot;More\[Ellipsis]\\\&quot;, ButtonStyle-&gt;\\\&quot;RefGuideLinkText\\\&quot;, ButtonFrame-&gt;None, ButtonData:&gt;\\\&quot;General::spell\\\&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>lstackmag</mi>
    <mtext>\&quot; is similar to existing symbol \&quot;</mtext>
    <mi>rstackmag</mi>
    <mtext>\&quot;. </mtext>
    <maction actiontype='highlight'>
     <mi>More&hellip;</mi>
    </maction>
   </mrow>
   <annotation encoding='Mathematica'>&quot;Possible spelling error: new symbol name \\\&quot;\\!\\(lstackmag\\)\\\&quot; is similar to existing symbol \\\&quot;\\!\\(rstackmag\\)\\\&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="Text">
 In this first example, the eigenvalues are real and negative, and the system of equations has a stable, attractive node. The eigenvectors are real and correspond to directions along which the system will evolve along a straight trajectory.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[70]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__stable_attractive_node_visualization"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CritPointPlotPointsMany</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.25</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.75</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mtext>Stable and Attractive</mtext>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Node</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Eigenvalues = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1.4330127018922194</mn>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext> and </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>0.5669872981077807</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Eigenvalues = </ms>
    <cn type='real'>-1.4330127018922194</cn>
    <ms> and </ms>
    <cn type='real'>-0.5669872981077807</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Stable (&lambda;=</mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1.4330127018922194</mn>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext>) direction is &theta; = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>120.00000000000001</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Stable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>-1.4330127018922194</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>120.00000000000001</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Stable (&lambda;=</mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>0.5669872981077807</mn>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext>) direction is &theta; = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>60.00000000000001</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Stable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>-0.5669872981077807</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>60.00000000000001</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>1.4330127018922194</mn>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
      <mn>0.5669872981077807</mn>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>0.5</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.8660254037844385</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>0.5</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.8660254037844387</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-25_2.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-25_2.gif]"  width="1000" height="1000"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[70]=
</p>



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

<p class="Text">
 In this next example, the eigenvalues are real and positive, and the system of equations has an unstable node. The eigenvectors are real and correspond to directions along which the system will evolve along a straight trajectory.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[71]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__unstable_node_visualization"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CritPointPlotPointsMany</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>1.25</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>0.25</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>0.75</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.75</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>200</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Unstable</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Node</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Eigenvalues = </mtext>
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   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
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  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Eigenvalues = </ms>
    <cn type='real'>1.5</cn>
    <ms> and </ms>
    <cn type='real'>0.5</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Unstable (&lambda;=</mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>1.5</mn>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
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   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>45.</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Unstable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>1.5</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>-45.</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Unstable (&lambda;=</mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>0.5</mn>
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   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>71.565051177078</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Unstable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>0.5</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>71.565051177078</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mn>1.5</mn>
     <mo>,</mo>
     <mn>0.5</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>0.7071067811865475</mn>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>0.7071067811865475</mn>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>0.3162277660168379</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.9486832980505138</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-25_3.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-25_3.gif]"  width="1000" height="1000"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[71]=
</p>



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

<p class="Text">
 In this next example, the eigenvalues are real and of opposite sign, and the system of equations has an unstable saddle point. The eigenvectors are real and correspond to directions along which the system will evolve along a straight trajectory.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[72]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__saddle_node_visualization"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CritPointPlotPointsMany</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mn>1.25</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.25</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.75</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1.75</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mtext> </mtext>
   <mn>200</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Unstable</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Saddle</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Eigenvalues = </mtext>
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   <mrow>
    <mo>-</mo>
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   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext> and </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>1.3112494995995991</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Eigenvalues = </ms>
    <cn type='real'>-1.8112494995995996</cn>
    <ms> and </ms>
    <cn type='real'>1.3112494995995991</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
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   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1.8112494995995996</mn>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext>) direction is &theta; = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>94.6687563267693</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Stable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>-1.8112494995995996</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>94.6687563267693</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Unstable (&lambda;=</mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>1.3112494995995991</mn>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext>) direction is &theta; = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mn>13.766192496152701</mn>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Unstable (&lambda;=</ms>
    <cn type='real'>1.3112494995995991</cn>
    <ms>) direction is &theta; = </ms>
    <cn type='real'>13.766192496152701</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>-</mo>
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     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mn>1.3112494995995991</mn>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mo>-</mo>
        <mn>0.0813950251558419</mn>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.9966819201128714</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mn>0.9712748580499135</mn>
       <mo>,</mo>
       <mn>0.23796039611691722</mn>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-25_4.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-25_4.gif]"  width="1000" height="1000"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[72]=
</p>



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

<p class="Text">
 In this next example, the eigenvalues are complex, with a positive real part, and the system of equations has an unstable circulation pattern. The eigenvectors are complex and and there are no directions along which the system will evolve along a straight trajectory.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[73]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__unstable_focus_node_visualization"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CritPointPlotPointsMany</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>0.25</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>2.</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>3</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>1.5</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Unstable</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Circulation</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Eigenvalues = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mrow>
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     <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>2.287875652215391</mn>
     <mtext> </mtext>
     <mi>&ImaginaryI;</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext> and </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mrow>
     <mn>0.6250000000000001</mn>
     <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>2.287875652215391</mn>
     <mtext> </mtext>
     <mi>&ImaginaryI;</mi>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Eigenvalues = </ms>
    <cn type='complex-cartesian'>0.6250000000000001<sep/>2.287875652215391</cn>
    <ms> and </ms>
    <cn type='complex-cartesian'>0.6250000000000001<sep/>-2.287875652215391</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mrow>
       <mn>0.6250000000000001</mn>
       <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>2.287875652215391</mn>
       <mtext> </mtext>
       <mi>&ImaginaryI;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mn>0.6250000000000001</mn>
       <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
      </mrow>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>2.287875652215391</mn>
       <mtext> </mtext>
       <mi>&ImaginaryI;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mn>0.22592402852876603</mn>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.590726953281576</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.7745966692414834</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mn>0.22592402852876603</mn>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>0.590726953281576</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.7745966692414834</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-25_5.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-25_5.gif]"  width="1000" height="1000"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[73]=
</p>



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

<p class="Text">
 In this next example, the eigenvalues are complex, with a negative real part, and the system of equations has an stable, attractive circulation pattern. The eigenvectors are complex and and there are no directions along which the system will evolve along a straight trajectory.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[74]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__stable_focus_node_visualization"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CritPointPlotPointsMany</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>0.25</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>2.</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>1.5</mn>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mtext>Stable and Attractive</mtext>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Circulation</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Eigenvalues = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mn>0.875</mn>
    </mrow>
    <mo>+</mo>
    <mrow>
     <mn>1.8998355191963328</mn>
     <mtext> </mtext>
     <mi>&ImaginaryI;</mi>
    </mrow>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext> and </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mn>0.875</mn>
    </mrow>
    <mo>-</mo>
    <mrow>
     <mn>1.8998355191963328</mn>
     <mtext> </mtext>
     <mi>&ImaginaryI;</mi>
    </mrow>
   </mrow>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Eigenvalues = </ms>
    <cn type='complex-cartesian'>-0.875<sep/>1.8998355191963328</cn>
    <ms> and </ms>
    <cn type='complex-cartesian'>-0.875<sep/>-1.8998355191963328</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.875</mn>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>1.8998355191963328</mn>
       <mtext> </mtext>
       <mi>&ImaginaryI;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mn>0.875</mn>
      </mrow>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>1.8998355191963328</mn>
       <mtext> </mtext>
       <mi>&ImaginaryI;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.22097086912079625</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.6716932893813963</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.7071067811865478</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.22097086912079625</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>0.6716932893813963</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.7071067811865478</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-25_6.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-25_6.gif]"  width="1000" height="1000"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[74]=
</p>



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

<p class="Text">
 In this final example, the eigenvalues are pure imaginary, and the system of equations exhibit stable orbits around a fixed point. The eigenvectors are complex and and there are no directions along which the system will evolve along a straight trajectory.
</p>



<p class="CellLabel">
 In[75]:=
</p>



<p class="Input">
 <a id="mmtag_25_fixed_point__circulation_node_visualization"></a>
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mi>CritPointPlotPointsMany</mi>
  <mo>[</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>0.25</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>-</mo>
    <mn>2.</mn>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mn>2</mn>
   <mo>,</mo>
   <mn>0.25</mn>
  </mrow>
  <mo>]</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mtext>Stable Orbits about Fixed Point</mtext>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mi>Circulation</mi>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <semantics>
  <mrow>
   <mtext>Eigenvalues = </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mn>1.984313483298443</mn>
    <mtext> </mtext>
    <mi>&ImaginaryI;</mi>
   </mrow>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mtext> and </mtext>
   <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
   <mrow>
    <mrow>
     <mo>-</mo>
     <mn>1.984313483298443</mn>
    </mrow>
    <mo>&InvisibleTimes;</mo>
    <mi>&ImaginaryI;</mi>
   </mrow>
  </mrow>
  <annotation-xml encoding='MathML-Content'>
   <apply>
    <ci>SequenceForm</ci>
    <ms>Eigenvalues = </ms>
    <cn type='complex-cartesian'>0<sep/>1.984313483298443</cn>
    <ms> and </ms>
    <cn type='complex-cartesian'>0<sep/>-1.984313483298443</cn>
   </apply>
  </annotation-xml>
 </semantics>
</math>
</p>

<p class="Print">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>{</mo>
  <mrow>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>4.316143927509186</mn>
        <mo>&times;</mo>
        <msup>
         <mn>10</mn>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>17</mn>
         </mrow>
        </msup>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>+</mo>
      <mrow>
       <mn>1.984313483298443</mn>
       <mtext> </mtext>
       <mi>&ImaginaryI;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mrow>
       <mo>-</mo>
       <mrow>
        <mn>4.316143927509186</mn>
        <mo>&times;</mo>
        <msup>
         <mn>10</mn>
         <mrow>
          <mo>-</mo>
          <mn>17</mn>
         </mrow>
        </msup>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>-</mo>
      <mrow>
       <mn>1.984313483298443</mn>
       <mtext> </mtext>
       <mi>&ImaginaryI;</mi>
      </mrow>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
   <mo>,</mo>
   <mrow>
    <mo>{</mo>
    <mrow>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.7071067811865475</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mn>0.08838834764831842</mn>
        </mrow>
        <mo>-</mo>
        <mrow>
         <mn>0.701560760020114</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
     <mo>,</mo>
     <mrow>
      <mo>{</mo>
      <mrow>
       <mrow>
        <mrow>
         <mn>0.7071067811865475</mn>
         <mtext>&ZeroWidthSpace;</mtext>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
       <mo>,</mo>
       <mrow>
        <mrow>
         <mo>-</mo>
         <mn>0.08838834764831842</mn>
        </mrow>
        <mo>+</mo>
        <mrow>
         <mn>0.701560760020114</mn>
         <mtext> </mtext>
         <mi>&ImaginaryI;</mi>
        </mrow>
       </mrow>
      </mrow>
      <mo>}</mo>
     </mrow>
    </mrow>
    <mo>}</mo>
   </mrow>
  </mrow>
  <mo>}</mo>
 </mrow>
</math>
</p>

<p class="Graphics">
 <img src="HTMLFiles/Lecture-25_7.gif" alt="[Graphics:HTMLFiles/Lecture-25_7.gif]"  width="1000" height="1000"  style="vertical-align:middle" />
</p>

<p class="CellLabel">
 Out[75]=
</p>



<p class="Output">
 <math xmlns='http://www.w3.org/1998/Math/MathML'>
 <mrow>
  <mo>&hybull;</mo>
  <mo>&InvisibleTimes;</mo>
  <mi>GraphicsArray</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 21, 2005)</td>
<td><img src='http://www.w3.org/Icons/valid-xhtml11.gif'
 alt='Valid XHTML 1.1!' height='31' width='88' /></td>
</tr></table>
</body>

</html>
