固定点の安定性

2次元線形系 ẋ = J x のヤコビ行列のトレース T と行列式 D を動かすと、固有値・固定点の分類・相平面の軌道がどう変わるかを体感します。

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プリセット(代表的な分類へジャンプ)
安定スパイラル 不安定スパイラル 中心(周回) 安定ノード 不安定ノード サドル(鞍点)
判別式 Δ = T² − 4D
固有値 λ₁, λ₂
分類
安定性
トレース–行列式 平面(分類マップ)
相平面 x₁–x₂(ベクトル場と軌道)
非線形系の固定点まわりを線形化すると、ヤコビ行列 J による線形系 ẋ = J x になります。 その挙動は 2 つの固有値 λ₁, λ₂ だけで決まり、固有値はトレース T = tr(J)行列式 D = det(J) から λ = (T ± √(T²−4D)) / 2 で求まります。
判別式 Δ = T² − 4D の符号で固有値が実数か複素数か(ノードかスパイラルか)が、 T と D の符号で安定か不安定かが決まります。
スライダーで T・D を動かし、左の分類マップ上の点と、右の相平面の軌道がどう変形するか確かめましょう。

いま何が起きている?

ここがポイント