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因此,二维线性系统不动点的类型可统一由<math>\displaystyle{ T }</math>、<math>\displaystyle{ \Delta }</math>以及判别式<math>\displaystyle{ T^2-4\Delta }</math>来决定。
 
因此,二维线性系统不动点的类型可统一由<math>\displaystyle{ T }</math>、<math>\displaystyle{ \Delta }</math>以及判别式<math>\displaystyle{ T^2-4\Delta }</math>来决定。
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[[文件:二维线性系统不动点分类.png|缩略图|二维线性系统不动点的迹-行列式(Trace-Determinant)分类平面图]]
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如右图所示,以行列式 [math]\Delta[/math] 为横轴,迹 [math]T[/math] 为纵轴,可以将系统所有的定性行为在二维平面上进行直观的几何划分:
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* '''鞍点(Saddle Point):''' 当 [math]\Delta < 0[/math](即左半平面)时,特征值为一正一负的实数。此时系统在某个方向上吸引,在另一个方向上排斥,整体表现为不稳定。
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* '''抛物线分界线:''' 曲线 [math]T^2 - 4\Delta = 0[/math] 是实数根与复数根的临界线。
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** 在抛物线'''外部'''([math]\Delta > 0[/math] 且 [math]T^2 - 4\Delta > 0[/math]),特征值为同号实数,对应于'''结点(Node)'''。
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** 在抛物线'''内部'''([math]\Delta > 0[/math] 且 [math]T^2 - 4\Delta < 0[/math]),特征值为共轭复数,对应于伴随旋转行为的'''焦点(Focus)'''。
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* '''稳定与不稳定的分界:''' 对于右半平面([math]\Delta > 0[/math]),横轴 [math]T = 0[/math] 是判断稳定性的关键。
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** 当 [math]T < 0[/math](下半平面),系统是'''渐近稳定'''的(稳定结点或稳定焦点),能量逐渐耗散,轨迹最终汇聚于原点。
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** 当 [math]T > 0[/math](上半平面),系统是'''不稳定'''的(不稳定结点或不稳定焦点),轨迹向外发散。
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** 当 [math]T = 0[/math](正半横轴),特征值为纯虚数,系统能量守恒,形成围绕原点的闭合周期轨道,即'''中心(Center)'''。下文提到的“相爱相杀”模型正属于此类。
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* '''退化情况:''' 抛物线本身对应着特征值相等的退化结点或星点;而纵轴([math]\Delta = 0[/math])对应着存在零特征值的非孤立不动点(即存在一条由平衡点组成的直线)。
    
==经典实例:二维谐振子系统<ref name=":4" />==
 
==经典实例:二维谐振子系统<ref name=":4" />==
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<math>\displaystyle{ \begin{pmatrix} \dot{x}\\ \dot{v} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & 1\\ -\frac{k}{m} & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} x\\ v \end{pmatrix} }</math>
 
<math>\displaystyle{ \begin{pmatrix} \dot{x}\\ \dot{v} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & 1\\ -\frac{k}{m} & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} x\\ v \end{pmatrix} }</math>
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从该演化方程可以看出,要完全确定系统未来的状态,仅仅知道位置<math>\displaystyle{ x }</math>这一物理量是不够的,还必须掌握系统当下的速度<math>\displaystyle{ v }</math>。因此,描述该系统的自然状态空间不再是一维的直线,而是由位置与速度构成的二维'''相平面<nowiki>'''</nowiki>(Phase plane),即<math>\displaystyle{ (x,v) }</math>空间。
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从该演化方程可以看出,要完全确定系统未来的状态,仅仅知道位置<math>\displaystyle{ x }</math>这一物理量是不够的,还必须掌握系统当下的速度<math>\displaystyle{ v }</math>。因此,描述该系统的自然状态空间不再是一维的直线,而是由位置与速度构成的二维'''相平面(Phase plane),即<math>\displaystyle{ (x,v) }</math>空间。'''
 
==跨学科案例:罗密欧与朱丽叶的恋爱动力学<ref name=":4" />==
 
==跨学科案例:罗密欧与朱丽叶的恋爱动力学<ref name=":4" />==
  
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