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Math 130 Jekel

Final Quiz 4

March 22, 2023

Question 1 (3 points).  Find the eigenvalues and eigenvectors of the matrix A =  ).  What type

of equilibrium occurs at (0, 0) for the associated differential equation?  If it is a spiral, say whether it is clockwise or counterclockwise rotation. Show your work.

Question 2 (3 points).  Let A be a 2 × 2 matrix with eigenvalues and eigenvectors

λ 1  = 2,      ⃗v1  = (  )2(1) ,     λ2  = 3,      ⃗v3  = ( 3)

Draw a phase portrait for the differential equation ⃗x\ (t) = A⃗x(t), including trajectories on the eigenlines and trajectories in each of the regions between the eigenlines.

Question 3  (2 points).  Here is a plot of a vector field for a first order linear system in two dimensions. Several trajectories are shown in gray.

(a) What type of equilibrium does the system have at (0 , 0)?

(b) Is the determinant of the corresponding matrix positive, negative, or zero? Why?

Question 4 (2 points).  Let A be a 2 × 2 real matrix and ⃗x(t) is a solution to ⃗x\ (t) = A⃗x(t). Suppose that ⃗x(t) stays in the first quadrant (positive x and y coordinates) for all t and that limt → ∞ ∥⃗x(t)∥ = ∞ .

(a) Is Tr(A)2 − 4det(A) ≥ 0? Yes / No / Insufficient information

(b) Is Tr(A) > 0?                     Yes / No / Insufficient information

Insufficient information  means  that  either possibility  could  occur.  For this  question,  showing  your work is not required but will increase the probability of partial credit if you are wrong.