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    jamp
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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
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    2327-4352
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   <issn publication-format="print">
    2327-4379
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   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2024.126133
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    jamp-134038
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      Articles
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     <subject>
      Physics 
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     <subject>
       Mathematics
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   <title-group>
    Bifurcation and Turing Pattern Formation in a Diffusion Modified Leslie-Gower Predator-Prey Model with Crowley-Martin Functional Response
   </title-group>
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      <surname>
       Dong
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       Wang
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       Yani
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       Ma
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    <addr-line>
     aCollege of Mathematics and Statistics, Northwest Normal University, Lanzhou, China
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     07
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     2024
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    12
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      2024
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      22,
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      May
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      2024
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    <date date-type="accepted">
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      22,
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      June
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      2024
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    In this paper, we study a modified Leslie-Gower predator-prey model with Smith growth subject to homogeneous Neumann boundary condition, in which the functional response is the Crowley-Martin functional response term. Firstly, for ODE model, the local stability of equilibrium point is given. And by using bifurcation theory and selecting suitable bifurcation parameters, we find many kinds of bifurcation phenomena, including Transcritical bifurcation and Hopf bifurcation. For the reaction-diffusion model, we find that Turing instability occurs. Besides, it is proved that Hopf bifurcation exists in the model. Finally, numerical simulations are presented to verify and illustrate the theoretical results.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Modified Leslie-Gower Model
    </kwd> 
    <kwd>
      Crowley-Martin Function Response
    </kwd> 
    <kwd>
      Hopf Bifurcation
    </kwd> 
    <kwd>
      Transcritical Bifurcation
    </kwd> 
    <kwd>
      Turing Instability
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>The interaction between predators and prey is an important process in maintaining ecological balance in ecosystems. To better understand the dynamic behavior of this interaction, researchers have proposed many mathematical models to describe the evolution of predator-prey systems. In recent years, the evolution of the population system has an important reference significance for the protection of the ecosystem and has obtained <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-17">
     [17]
    </xref> many valuable results. The Leslie-Gower model is a classic predator-prey model that can describe how the populations of predators and prey change over time <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-3">
     [3]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-4">
     [4]
    </xref>. However, this model assumes that the mortality rate of the prey population is independent of density, which may not be consistent with reality in some cases. To address this issue, researchers have introduced diffusion terms to modify the Leslie-Gower model, allowing it to better describe the death process of the prey population <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-18">
     [18]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-23">
     [23]
    </xref>. The Crowley-Martin function is a commonly used form to describe the response strength of predators to changes in prey density. This function has been widely applied in predator-prey models.</p>
   <p>The growth function of the traditional logistic model is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where r represents the internal growth rate of the prey without the action of the predator. It is noted that the logistic equation 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and the average growth rate 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> is a linear function of the prey. However, under the action of</p>
   <p>environmental poisons, this assumption is unrealistic for food limited populations. In the early 1960s, Smith <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-7">
     [7]
    </xref> conducted experiments on large dapsophila populations in the laboratory, and the results showed that the hypothesis of linear growth rate was inconsistent with large dapsophila populations, and demonstrated that population growth needed food to sustain, but only needed food to maintain when the population reached saturation. Therefore, Smith modified the Logistic model and formed the “limited food” model, sometimes called the “limited resources” model <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-8">
     [8]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-9">
     [9]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-10">
     [10]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-11">
     [11]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-24">
     [24]
    </xref>. The model is given as follows</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mn>
        , 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where, a represents the resource limitation parameter of the population and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>represents the mass replacement rate of the population at k. This is a further development of the Logistic model. Adding the thinking of the above questions, Yue et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-8">
     [8]
    </xref> discussed the properties of the model solution by studying the diffusion Holling-Tanner predator-prey model with Smith growth, and obtained the existence of non-constant of the steady-state system. Jiang et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-11">
     [11]
    </xref> mainly studied the diffusion delay model with Smith growth and group behavior, analyzed the existence and stability of Hopf bifurcation in this model, and verified the theoretical results by numerical simulation. Han et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-24">
     [24]
    </xref> discussed the dynamic behavior of a space and time discrete predator-prey system with Smith growth function. By the stability analysis, the parametric conditions are gained to ensure the stability of the homogeneous steady state of the system. Xiaozhou Feng et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-25">
     [25]
    </xref> proposed a modified Leslie-Gower predator-prey ODE model with Smith growth rate and B-D functional response term, and the systematic study was conducted on the dynamic behavior of the model. Combining the advantages of the above models, the following models are proposed by us:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mn> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                B 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mn>
            , 
          </mn> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mn> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                D 
              </mi> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            , 
          </mn> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1)</p>
   <p>where u and v are prey and predator densities and r<sub>1</sub> and r<sub>2</sub> denote their intrinsic growth rates, respectively; a represents the resource limitation parameter of the population, M is the rate at which the predator consumes the prey, B and C are normal numbers, D and E represent the conversion rate of prey into predators biomass and the carrying capacity of the population respectively, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mn>
        , 
       <mi> 
       </mi> 
      </mn> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mn>
        , 
       <mi> 
       </mi> 
      </mn> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mn>
        , 
       <mi> 
       </mi> 
      </mn> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mn>
        , 
       <mi> 
       </mi> 
      </mn> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mn>
        , 
       <mi> 
       </mi> 
      </mn> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mn>
        , 
       <mi> 
       </mi> 
      </mn> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mn>
        , 
       <mi> 
       </mi> 
      </mn> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> are positive constants, and a is a non-negative constant, if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we retain a classical Holling type II Lotka-Volterra model with logistic growth of the prey.</p>
   <p>For simplicity, we introduce the dimensionless variables as in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-2">
     [2]
    </xref>,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        ↦ 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mn>
        , 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        ↦ 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mn>
        , 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ↦ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mn>
        , 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>the dimensionless parameters</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        e 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>system (1) can be simplified as follows:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                e 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            &gt; 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            &gt; 
          </mo> 
          <mn>
            0. 
          </mn> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(2)</p>
   <p>In real world, the spatial distributions of the predator and prey are inhomogeneous within a fixed bounded domain, and each species has a nature tendency to diffuse to areas of smaller population concentration <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-26">
     [26]
    </xref>. Hence, we should use reaction-diffusion equations to describe spatial dispersal of each species, so the system (2) is further modified into</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mi>
                  b 
                </mi> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mi>
                  e 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               ν 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               ν 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0. 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(3)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ν 
     </mi> 
    </math> is the outer unit normal vectors of the boundary. The homogeneous Neumann boundary condition shows that the predator-prey system is self-contained and the population flow on the boundary is zero. The positive constants d<sub>1</sub> and d<sub>2</sub> are diffusion coefficients, and the initial values are nonnegative continuous functions.</p>
   <p>The rest of this paper is organized as follows. In Section 2, we analyze the local asymptotic stability, and discuss various common bifurcation problems. In Section 3, we firstly consider the Turing instability of the coexistence equilibrium for reaction-diffusion system (3). Then we discuss the global asymptotic stability of the coexistence equilibrium for reaction-diffusion system (3).</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Stability and Bifurcations of the ODE Model</title>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Equilibria and Their Stability</title>
    <p>Let</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 e 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0. 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(4)</p>
    <p>All the equilibrium solutions of the system are as follows</p>
    <p>(1) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which indicates both prey and predator are extinct.</p>
    <p>(2) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which indicates the predator is extinct.</p>
    <p>(3) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0, 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which indicates the prey is extinct.</p>
    <p>(4) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which indicates the coexistence of prey and predator populations.</p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is positive equilibrium point of (2), then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> here is satisfied the following cubic equations</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(5)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           &gt; 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Similar to the references <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-27">
      [27]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-28">
      [28]
     </xref> we obtain:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mi>
            Δ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             27 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             27 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Case 1: When 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, system (2) has a positive equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Case 2: When 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>(i) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⇒ 
      </mo> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>), system (2) has a triple real root:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>(ii) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, system (2) has a non-degenerate single real root 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> and a degenerate double real root 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo stretchy="true">
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Case 3: When 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, system (2) has three unequal positive real roots 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Next, the stability of the system is studied on this equilibrium solution.</p>
    <p>By calculating the eigenvalues of Jacobin matrix J on (2) as follows</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <mi>
                     b 
                   </mi> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   b 
                 </mi> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <mi>
                     c 
                   </mi> 
                   <mi>
                     v 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 s 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     e 
                   </mi> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 s 
               </mi> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 e 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We can establish the following conclusions.</p>
    <p>(1) The eigenvalues of Jacobin matrix J at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are 1 and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, so equilibrium solution 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a saddle point, and it is unstable.</p>
    <p>(2) The eigenvalues of Jacobin matrix J at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> points the eigenmultinomial matrix is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi>0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi>0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The characteristic polynomial corresponding to this matrix is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Since 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, so that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is a saddle point, and the equilibrium point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is unstable.</p>
    <p>(3) The eigenvalues of Jacobin matrix at point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0, 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> points the eigenmultinomial matrix is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                e 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mi>
                 e 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi>0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mfrac> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The characteristic polynomial corresponding to this matrix is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, there 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, therefore, the equilibrium point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0, 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is asymptotically stable.</p>
    <p>If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, there 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, it follows that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0, 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a saddle point, so the equilibrium point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0, 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is unstable.</p>
    <p>(4) We mainly discuss the stability of the positive equilibrium point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. By calculation and bifurcation theory, we establish the following theorem.</p>
    <p>In the following, we analyze the stability of the positive equilibria of model (2). Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> be a positive equilibrium of model (2). Then the Jacobin matrix of model (2) at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(6)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn> 
                 <mo>
                   * 
                 </mo> 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn> 
                 <mo>
                   * 
                 </mo> 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mn> 
                 <mo>
                   * 
                 </mo> 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mn>
           . 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(7)</p>
    <p>The characteristic polynomical is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(8)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow></mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, we have the following conclusions <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-29">
      [29]
     </xref>.</p>
    <p>Theorem 2.1. Assume that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Define</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow></mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mn> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>(i) If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and</p>
    <p>(H<sub>1</sub>) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>then the positive equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is locally asymptotically stable.</p>
    <p>(ii) If (H<sub>1</sub>) and</p>
    <p>(H<sub>2</sub>) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow></mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>are satisfied, then the positive equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is unstable when 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>(iii) If</p>
    <p>(H<sub>3</sub>) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>then the positive equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a saddle point.</p>
    <p>Remark 2.2. If the case (i) of Theorem 2.1 holds, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is permitted to be positive or negative. If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, that is,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow></mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>(9)</p>
    <p>then we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which indicates that (H<sub>1</sub>) holds. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> must be positive when case (ii) in Theorem 2.1 holds. Moreover, we can see that conditions (H<sub>1</sub>) and (H<sub>2</sub>) can hold simultaneously. Furthermore, from (9) (H<sub>1</sub>) and (H<sub>3</sub>), we know that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is positive in Theorem 2.1 case (iii).</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. Hopf Bifurcation</title>
    <p>In the following, we analyze the existence of Hopf bifurcation at the interior equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) by choosing c as the bifurcation parameter <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-30">
      [30]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-31">
      [31]
     </xref>. In fact, s can be regarded as the intrinsic growth rate of predators and plays an important role in determining the stability of the interior equilibrium and the existence of Hopf bifurcation. Denote</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn> 
                 <mo>
                   * 
                 </mo> 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>From the above discussions, if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         tr 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, which together with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         det 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> yield that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> has a pair of purely imaginary eigenvalues 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1,2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mtext>
           det 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We claim that the transeversal condition is satisfied. In fact, if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1,2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are the roots of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mtext>
         tr 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           det 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
           tr 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  E 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math>. Hence,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow></mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This shows that the transversality condition holds. Thus (2) undergoes a Hopf bifurcation about 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as c passes through the 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>To understand the detailed behaviour of model (2) around 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, we need a further analysis of the normal form. We translate the interior equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> to the origin by the transformation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. For the sake of convenience, we still denote 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> by u and v, respectively. Thus, the local system (2) is transformed into</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 e 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(10)</p>
    <p>Expanding model (10) in power series around the origin produces the following model</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 , 
               </mn> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mn>
                 , 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 , 
               </mn> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mn>
                 , 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(11)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
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           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
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           + 
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         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
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           g 
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            ( 
          </mo> 
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            ) 
          </mo> 
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           = 
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           + 
         </mo> 
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           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(12)</p>
    <p>and</p>
    <p>
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           = 
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         <mfrac> 
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              v 
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              * 
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                  * 
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              </mo> 
             </msup> 
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            <mo>
              ) 
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          </mrow> 
         </mfrac> 
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         <mfrac> 
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         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
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            m 
          </mi> 
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            <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
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                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
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                ) 
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                ( 
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                 c 
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         </mfrac> 
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           , 
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        <mtd> 
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            a 
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            3 
          </mn> 
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           = 
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         <mfrac> 
          <mrow> 
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             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
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            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
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             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
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               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
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                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <msup> 
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                  v 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
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          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
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          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Set the matrix</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              M 
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           </mtd> 
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            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>It is easy to obtain that</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               κ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mi>
               κ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>When 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(13)</p>
    <p>By the transformation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, model (11) can be rewritten as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   d 
                 </mtext> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   d 
                 </mtext> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   d 
                 </mtext> 
                 <mi>
                   y 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   d 
                 </mtext> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
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         </msup> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mi>
                 f 
               </mi> 
               <mi>
                 P 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
                 <mi>
                   y 
                 </mi> 
                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mi>
                 P 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
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                   y 
                 </mi> 
                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
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            <mtr columnalign="left"> 
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                 κ 
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               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 ω 
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                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mi>
                 ω 
               </mi> 
               <mrow> 
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                  ( 
                </mo> 
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                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
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                </mi> 
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                </mi> 
               </mn> 
               <mi>
                 κ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
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            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
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                y 
              </mi> 
             </mtd> 
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           </mtable> 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
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              <mrow> 
               <msup> 
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                  f 
                </mi> 
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                  1 
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                  ( 
                </mo> 
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                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
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                   y 
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                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  g 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
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                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
                 <mi>
                   y 
                 </mi> 
                 <mn>
                   , 
                 </mn> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(14)</p>
    <p>where</p>
    <p>
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            f 
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          <mn>
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
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         </mfrac> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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            ( 
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             + 
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           + 
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           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
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             , 
           </mo> 
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             y 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
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            ) 
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           − 
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             N 
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             x 
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             + 
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           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Rewrite (14) in the following polar coordinates form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             κ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(15)</p>
    <p>then the Taylor expansion of (15) at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> yields</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              κ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    c 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                5 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    c 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(16)</p>
    <p>In order to determine the stability of the Hopf bifurcation periodic solution, we need to calculate the sign of the coefficient 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             16 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             16 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msubsup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msubsup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(17)</p>
    <p>where all the partial derivatives are evaluated at the bifurcation point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0,0, 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              5 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
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           </mi> 
           <mi>
             u 
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           <mi>
             v 
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           <mo>
             , 
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           <msup> 
            <mi>
              c 
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              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
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         </mn> 
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            ( 
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           , 
         </mo> 
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        <mtd> 
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           <mn>
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           <mo>
             , 
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              c 
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           </msup> 
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          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
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             − 
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         </mrow> 
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           , 
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         <mtext>
             
         </mtext> 
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          </mo> 
         </mrow> 
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           = 
         </mo> 
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             + 
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           , 
         </mo> 
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           </msup> 
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          </mo> 
         </mrow> 
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           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
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           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
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              M 
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          <mi>
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           + 
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         <msub> 
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         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
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            f 
          </mi> 
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             v 
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           <mo>
             , 
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           <msup> 
            <mi>
              c 
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              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
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          </mo> 
         </mrow> 
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         </mo> 
         <mfrac> 
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           , 
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         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
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             , 
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           <msup> 
            <mi>
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              * 
            </mo> 
           </msup> 
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        <mtd> 
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          <mn>
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              c 
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              * 
            </mo> 
           </msup> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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         </mo> 
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             + 
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           <msubsup> 
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             − 
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        <mtd> 
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           <mo>
             , 
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              c 
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           </msup> 
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         </mrow> 
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           = 
         </mo> 
         <mn>
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         </mn> 
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            N 
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          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Thus, we can determine the value and sign of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in (17).</p>
    <p>Recall that</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            κ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mtext>
         and 
       </mtext> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>from the Poincaré-Andronov-Hopf Bifurcation theorem, we can summarize our results as following.</p>
    <p>Theorem 2.3. Assume 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> hold. Then system (2) undergoes a Hopf bifurcation at the interior equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> when 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Furthermore,</p>
    <p>(i) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> determines the stabilities of the bifurcated periodic solutions: if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (&gt;0); then the bifurcating periodic solutions are stable(unstable);</p>
    <p>(ii) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> determines the directions of Hopf bifurcation: if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (&lt;0) then the Hopf bifurcation is supercritical (subcritical).</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>2.3. Transcritical Bifurcation Analysis</title>
    <p>Theorem 2.4. The prey-free equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> will experience a transcritical bifurcation around 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Proof. If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is chosen as the bifurcation parameter, then system (2) has a zero eigenvalue and a negative eigenvalue 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, the Jacobian matrix becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi>0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In this case, the eigenvectors of matrices 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are respectively:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               , 
             </mn> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               , 
             </mn> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, then through calculation we get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   f 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   g 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mn> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
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                  f 
                </mi> 
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                  c 
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              </mrow> 
              <mrow> 
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                 ∂ 
               </mo> 
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                 u 
               </mi> 
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                 ∂ 
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                  f 
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                  c 
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              <mrow> 
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                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
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                 ∂ 
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                 ∂ 
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               </mi> 
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                 ∂ 
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                 ∂ 
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                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
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          ) 
        </mo> 
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                  v 
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                  v 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
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            <mi>
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              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
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         </mrow> 
        </mrow> 
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         = 
       </mo> 
       <mrow> 
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          ( 
        </mo> 
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                 e 
               </mi> 
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                 − 
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                  d 
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                  e 
                </mi> 
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          ) 
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         , 
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           F 
         </mi> 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
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              E 
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              ; 
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            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
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            ) 
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         </mrow> 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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           = 
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             ( 
           </mo> 
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                    ∂ 
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                   <mi>
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                   </mi> 
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                     2 
                   </mn> 
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                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
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                  + 
                </mo> 
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                     ∂ 
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                    f 
                  </mi> 
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                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mo>
                     ∂ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                  <mi>
                    f 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     v 
                   </mi> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msub> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </mtd> 
             </mtr> 
             <mtr columnalign="left"> 
              <mtd columnalign="left"> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mo>
                     ∂ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     u 
                   </mi> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mo>
                     ∂ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mo>
                     ∂ 
                   </mo> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ∂ 
                  </mo> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     v 
                   </mi> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msub> 
                <msub> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </mtd> 
             </mtr> 
            </mtable> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mn> 
              <mo>
                ; 
              </mo> 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   a 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   b 
                 </mi> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    e 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    b 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    e 
                  </mi> 
                  <mn>
                    3 
                  </mn> 
                 </msup> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   e 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    e 
                  </mi> 
                  <mn>
                    4 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mn> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
               </mn> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   e 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   s 
                 </mi> 
                 <mi>
                   e 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    e 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>and further there is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, it means that system (2) doesn’t have a saddle-node bifurcation near 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Also</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mn> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0, 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mn> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Hence, system (2) will produce a transcritical bifurcation at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> through the Sotomayor’s Theorem.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>2.4. Numerical Simulations</title>
    <p>In this subsection, we provide numerical simulations to support the analytical results obtained above. The ODE model (2) have seven parameters: a, b, c, d, e, s, m. We illustrate these results by fixing parameters a, b, d, e, s and m and taking the magnitude of interference among predators c as the control parameter.</p>
    <p>Example 2.5. We choose parameters as follows</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0555. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(18)</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> shows the phase portraits of model (2) with parameters in (18). In this case, the model (2) has four equilibria: Two saddle points 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0,0.2 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, a nodal source point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0,0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, a unique coexistence point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. By simple computation, we can obtain that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1.169 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. In <xref ref-type="fig" rid="fig1(a)">
      Figure 1(a)
     </xref>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.18929,0.32441 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is an unstable spiral source and the model exhibits a limit cycle. In <xref ref-type="fig" rid="fig1(b)">
      Figure 1(b)
     </xref>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.5 
       </mn> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.2829,0.40242 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a local asymptotically stable spiral sink. Moreover, when c passes through 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> from the left-hand side of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> will lose its stability and Hopf bifurcation occurs, that is, a family of periodic solutions bifurcate from the positive equilibrium. Since 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.28698 
       </mn> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, it follows from Theorem 2.3 that the Hopf</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. Phase portraits of model (2) with parameters in (18). (a) 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   c
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.2
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>; (b) 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   c
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723732-rId343.jpeg?20240625033457" />
    </fig>
    <p>bifurcation is supercritical and the bifurcation periodic solutions are orbitally asymptotically stable.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Turing Instability and Bifurcation of the Reaction-Diffusion Model (19)</title>
   <p>In this section, we investigate the reaction-diffusion model (3) to derive the Turing unstable parameter region of the positive equilibria, and the existences, direction and stability of the Hopf bifurcation periodic solutions which describes the spatiotemporal pattern formation.</p>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. Turing Instability of the Positive Equilibria</title>
    <p>It is well-known that the equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is Turing unstable if it is stable equilibrium of the ODE model (1) but is unstable for the PDE model (3) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-32">
      [32]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-33">
      [33]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-34">
      [34]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-35">
      [35]
     </xref>.</p>
    <p>For simplicity, we take the spatial domain Ω as the one-dimensional interval 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0, 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and study the following model</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   b 
                 </mi> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   c 
                 </mi> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ∂ 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   e 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mi>
               Ω 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               . 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(19)</p>
    <p>Notice that the operator 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ↦ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> with no-flux boundary conditions has the following eigenvalues and corresponding eigenfunctions</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0, 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         for 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1, 
        <mi> 
        </mi>2, 
        <mi> 
        </mi>3, 
       </mn> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The linearized system of (19) at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(20)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the Jacobian matrix defined in (6) and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         diag 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. M is a linear operator with domain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          ℂ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ⊕ 
       </mo> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            Τ 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>is a real-valued Sobolev space.</p>
    <p>According to the standard linear operator theory, if all eigenvalues of the operator have negative real parts, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is asymptotically stable. If some eigenvalues have positive real parts, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is unstable. Define</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <msub> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mfrac> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <msub> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>It is clear that the eigenvalues of the operator M are given by the eigenvalues of the matrix 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. The characteristic equation of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(21)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mn> 
          <mo>
            : 
          </mo> 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mtext>
           tr 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              J 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mtext>
           tr 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mn> 
          <mo>
            : 
          </mo> 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mtext>
           det 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              J 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mtext>
           det 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>By analyzing the root distribution of the characteristic Equation (21), we can draw the following theorem.</p>
    <p>Theorem 3.1. Suppose that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> holds, the equilibrium point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> of the system (2) is asymptotically stable when 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and the equilibrium point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is locally asymptotically stable in the system (24) if and only if the following assumptions are satisfied</p>
    <p>(H<sub>1</sub>) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>(H<sub>2</sub>) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           det 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mi>
             det 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  E 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               det 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 J 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    E 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>whereas 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is unstable with respect to the PDE model (19), that is, Turing instability occurs if</p>
    <p>(H<sub>3</sub>) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           det 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mi>
             det 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               J 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  E 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               det 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 J 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    E 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Proof. First, it is clear that, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> from the definition of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. So 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for all 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Therefore, the signs of real parts of roots of (21) are determined by the signs of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, respectively. For the sake of convenience, define</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mtext>
         det 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which is a quadratic polynomial with respect to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The symmetric axis of graph 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>. When 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for all 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> since 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. When 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> will take the minimum value at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </munder> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             min 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         det 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The hypothesis (H<sub>1</sub>) implies that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, (H<sub>2</sub>) implies that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </munder> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. In both cases, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for all 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. So all the roots of (21) will have negative real parts, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is asymptotically stable.</p>
    <p>When (H<sub>3</sub>) holds, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           min 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </munder> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, (21) has at least one root with positive real part, therefore 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is unstable. This indicates that the Turing instability occurs.</p>
    <p>Theorem 3.2. Assume that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and (9) hold. Then the unique positive 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> in (19) is locally asymptotically stable.</p>
    <p>Proof. Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         diag 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Then the linearized system of (19) at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(22)</p>
    <p>and the eigenvalues of the operator M are the eigenvalues of the matrix 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The characteristic equation of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≜ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi>, 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <msubsup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mn>
         , 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> are defined as in Section 2.</p>
    <p>If (9) holds, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The roots 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           ,1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           ,2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> all have negative real parts.</p>
    <p>We claim that there exists a positive constant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         ⌣ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> such that</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             ,1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             ,2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mo>
          ⌣ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         , 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         1. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(23)</p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ς 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, then</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ς 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≜ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            Φ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ς 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ς 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>So, the two roots 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            Φ 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            ς 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> always have negative real parts. Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. By continuity, there exists 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> such that the two roots 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          ς 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> satisfy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             ,1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             ,2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         ∀ 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. As a result, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             ,1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             ,2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Let</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               ,1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               ,2 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mo>
          ⌣ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Thus, we obtain the inequation (23), which completes the proof.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Hopf Bifurcation Analysis</title>
    <p>In this subsection, we seek for the possible Hopf bifurcation points and explore the direction and stability of the bifurcation periodic solutions of model (19) with spatial domain 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0, 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. We only discuss the Hopf bifurcation around 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. The Hopf bifurcation around 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> can be similarly considered <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-36">
      [36]
     </xref>.</p>
    <p>We take the transformation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, and still denote 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Then model (19) can be rewritten as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             Δ 
           </mi> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             Δ 
           </mi> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    v 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   u 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mo>
                    * 
                  </mo> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 e 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(24)</p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> be the conjugate operator of L defined by (20). Then</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(25)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with the domain 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Let</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi>1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  s 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  ω 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mn> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ω 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mn> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
              <mi> 
              </mi> 
             </mn> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>It is easy to verify that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> for any 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         i 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mtext>
         i 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> denotes the inner product in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0, 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0, 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Similar to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-29">
      [29]
     </xref>, let us decompose</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         ⊕ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn> 
          <mo>
            : 
          </mo> 
         </mn> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℂ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mn> 
          <mo>
            : 
          </mo> 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            〈 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>For any 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, there exist 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℂ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> such that</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </mn> 
         </msup> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               , 
             </mn> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            Τ 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  s 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  ω 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  s 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  ω 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mn>
             . 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The model (19) in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> coordinates becomes</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               e 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mtext>
             i 
           </mtext> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              〈 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
             <mn>
               , 
             </mn> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              〉 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              〈 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
             <mn>
               , 
             </mn> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              〉 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              〈 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 ¯ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </mn> 
             </msup> 
             <mn>
               , 
             </mn> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              〉 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(26)</p>
    <p>with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          Τ 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, where f and g are defined as (11). Some direct calculations give</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            〈 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mtext>
             i 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            〈 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mtext>
             i 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            〈 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <mn> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
                <mi> 
                </mi> 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  ω 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mi>
                 f 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mtext>
                 i 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    s 
                  </mi> 
                  <mn>
                    0 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mi>
                   f 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                 <mi>
                   g 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  ω 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
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                    σ 
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                  ) 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
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        <mtd> 
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            </mover> 
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               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           = 
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         <mfrac> 
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            ( 
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                 − 
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                   g 
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                  ) 
                </mo> 
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           </mtable> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
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           H 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn> 
          <mo>
            : 
          </mo> 
         </mn> 
         <mo>
           = 
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         <mi>
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         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            〈 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              q 
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            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
           <mn>
             , 
           </mn> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            〈 
          </mo> 
          <mrow> 
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             <mo>
               ¯ 
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            </mover> 
            <mn> 
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               * 
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            </mn> 
           </msup> 
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             , 
           </mn> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           . 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>By Appendix A of <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134038-35">
      [35]
     </xref>, model (26) possesses a center manifold, one can write 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ω 
      </mi> 
     </math> in the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             20 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             02 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         . 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                ω 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               20 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0, 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               11 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0, 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               02 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mrow> 
             <mn>
               20 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mn>
             . 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This implies that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           02 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, so that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mn>
           , 
         </mn> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, the equation becomes,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         i 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           02 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
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         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
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            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
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         </mn> 
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         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
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           f 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
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            1 
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            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
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            1 
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            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
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           = 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
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            a 
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         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn> 
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          </mi> 
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         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
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           = 
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            ( 
          </mo> 
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             − 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
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            </mn> 
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          </mrow> 
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         </mfrac> 
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          </mo> 
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             M 
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           <mo>
             + 
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           <mover accent="true"> 
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              M 
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              ¯ 
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            ) 
          </mo> 
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           , 
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        <mtd> 
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            g 
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           = 
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            ( 
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             − 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
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          <mn>
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          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn> 
          <mi> 
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          <mi> 
          </mi> 
          <mi> 
          </mi> 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
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           = 
         </mo> 
         <mo>
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           + 
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            M 
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            ¯ 
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         </mover> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
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          <mn>
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         </msub> 
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           M 
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         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>with</p>
    <p>
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           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
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             m 
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              * 
            </mo> 
           </msup> 
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                  * 
                </mo> 
               </msup> 
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                ) 
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             </msup> 
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              ) 
            </mo> 
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         </mfrac> 
         <mo>
           − 
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         <mfrac> 
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           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
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                  * 
                </mo> 
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         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
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           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
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                ( 
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                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
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             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
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              ( 
            </mo> 
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               1 
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               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
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             <msup> 
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                v 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
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                 + 
               </mo> 
               <mi>
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                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
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               + 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
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                u 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
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           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
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               + 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
             <msup> 
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                u 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mtext>
           i 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>It can conclude from the above calculation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
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                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 11 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msubsup> 
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            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             02 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             21 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         , 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>then</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
           Re 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn> 
          <mo>
            : 
          </mo> 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mtext>
           Re 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                ω 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 20 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 11 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     11 
                   </mn> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     02 
                   </mn> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msub> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               21 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtext>
             Re 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 20 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             Im 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 11 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mtext>
             Im 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 20 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             Re 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 11 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mtext>
           Re 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               21 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(27)</p>
    <p>which together with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Re 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            κ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> determine the stability and direction of the bifurcated periodic solutions.</p>
    <p>Theorem 3.3. Assume 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> hold. Then model (19) undergoes a Hopf bifurcation at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>(i) If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Re 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then the Hopf bifurcation is supercritical and the bifurcating periodic solutions are asymptotically stable on the centre manifold. Furthermore, they are orbitally asymptotically stable for model (19) if (H<sub>1</sub>) or (H<sub>2</sub>) holds, and unstable if (H<sub>3</sub>) holds.</p>
    <p>(ii) If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Re 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mn> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then the Hopf bifurcation is subcritical and the bifurcating periodic solutions are unstable.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Numerical Simulations</title>
    <p>In this subsection, we give some numerical simulations to illustrate our theoretical analysis, we consider model (19) in one-dimensional space.</p>
    <p>Example 3.4. We choose parameters as follows</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.5 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0555 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.01. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(28)</p>
    <p>Then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1.169 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and the unique positive equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.2829,0.40242 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in model (2) is locally asymptotically stable. If we choose 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then (H<sub>2</sub>) holds, by Theorem 3.1, the equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> in model (19) is still locally asymptotically stable (see <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>). If we choose 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then (H<sub>3</sub>) holds, by Theorem 3.1, the equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> in model (19) becomes unstable, this means that the Turing instability of the equilibrium solution happens (see <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref>).</p>
    <p>Example 3.5. We choose parameters as follows</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0555 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn> 
        <mi> 
        </mi> 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.01. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(29)</p>
    <p>In this case, we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1.169 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Re 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.28298 
       </mn> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. By Theorem 3.3, the supercritical Hopf bifurcation occurs at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Notice that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The unique positive equilibrium 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.18929,0.32441 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in model (19) is unstable and bifurcating periodic orbits exist. If we choose 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then (H<sub>2</sub>) holds, the bifurcating periodic orbits are orbitally asymptotically stable (see <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref>). If we choose 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.06 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then (H<sub>3</sub>) holds, so the bifurcating periodic orbits are</p>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. Numerical simulations of the stable equilibrium of model (19) with parameters in (28) and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    d
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723732-rId661.jpeg?20240625033457" />
    </fig>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>Figure 3. Numerical simulations of the Turing instability of the equilibrium of model (19) with parameters in (28) and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    d
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.5
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723732-rId664.jpeg?20240625033458" />
    </fig>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>Figure 4. Numerical simulations of the stable bifurcating periodic solution of model (19) with parameters in (29) and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    d
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723732-rId667.jpeg?20240625033458" />
    </fig>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>Figure 5. Numerical simulations of the Turing instability of bifurcating periodic solution of model (19) with parameters in (29) and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    d
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.5
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723732-rId670.jpeg?20240625033457" />
    </fig>
    <p>Turing unstable (see <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref>).</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Conclusion and Discussion</title>
   <p>The pattern formation of ecosystem has always been an important and fundamental topic in ecology. In this paper, we consider a diffused modified Leslie-Gower predator-prey system with a C-M functional response under homogeneous Neumann boundary conditions. Firstly, the local asymptotic stability and bifurcation in corresponding ODE systems are studied. (i) At the equilibrium point 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, Hopf bifurcation occurs when 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. (ii) At the equilibrium</p>
   <p>point 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, transcritical bifurcation occurs when 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>. Secondly, we consider</p>
   <p>the Turing (diffusion-driven) instability of reaction-diffusion systems in co-equilibrium when the spatial domain is a bounded interval, which produces a spatially inhomogeneous pattern. Besides, we investigate the existence and direction of Hopf bifurcations and the stability of periodic solutions of bifurcations in a reaction-diffusion system, which exhibits a time-periodic pattern. Finally, we discuss the interaction of Turing instability and Hopf bifurcation in a reaction-diffusion system that exhibits a spatio-temporal pattern. Our theoretical results further suggest that predator-prey interference and predator feeding strategies are determinants of spatial and spatio-temporal patterns generated through predator-prey interactions in a uniform environment.</p>
   <p>Since the C-M functional response function is more general than the B-D functional response function and contains the Holling II functional response function, we would like to point out that our results are still valid for the diffuse Leslie-Gower predator-prey system and the diffuse Holling-tanner predator-prey system with the B-D functional response.</p>
  </sec>
 </body><back>
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