{
  "type": "Article",
  "authors": [
    {
      "type": "Person",
      "familyNames": [
        "Rassias"
      ],
      "givenNames": [
        "Michael",
        "Th."
      ]
    }
  ],
  "identifiers": [],
  "references": [
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib1",
      "authors": [],
      "title": "\nJ. Chinis, Siegel zeros and Sarnak’s conjecture,\npreprint, arXiv:2105.14653 (2021)\n",
      "url": "https://arxiv.org/abs/2105.14653"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib2",
      "authors": [],
      "title": "\nS. Chowla, The Riemann hypothesis and Hilbert’s tenth problem.\nMathematics and its Applications 4, Gordon and Breach Science Publishers, New York (1965)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib3",
      "authors": [],
      "title": "\nP. D. T. A. Elliott, On the correlation of multiplicative functions.\nNotas Soc. Mat. Chile 11, 1–11 (1992)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib4",
      "authors": [],
      "title": "\nG. H. Hardy and J. E. Littlewood, Some problems of ‘Partitio numerorum’; III: On the expression of a number as a sum of primes.\nActa Math. 44, 1–70 (1923)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib5",
      "authors": [],
      "title": "\nD. R. Heath-Brown, Prime twins and Siegel zeros.\nProc. London Math. Soc. (3) 47, 193–224 (1983)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib6",
      "authors": [],
      "title": "\nK. Matomäki, J. Merikoski, Siegel zeros, twin primes, Goldbach’s conjecture, and primes in short intervals,\npreprint, arXiv:2112.11412 (2021)\n",
      "url": "https://arxiv.org/abs/2112.11412"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib7",
      "authors": [],
      "title": "\nK. Matomäki and M. Radziwiłł, Multiplicative functions in short intervals.\nAnn. of Math. (2) 183, 1015–1056 (2016)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib8",
      "authors": [],
      "title": "\nK. Matomäki, M. Radziwiłł and T. Tao, An averaged form of Chowla’s conjecture.\nAlgebra Number Theory 9, 2167–2196 (2015)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib9",
      "authors": [],
      "title": "\nK. Matomäki, M. Radziwiłł and T. Tao, Fourier uniformity of bounded multiplicative functions in short intervals on average.\nInvent. Math. 220, 1–58 (2020)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib10",
      "authors": [],
      "title": "\nP. Sarnak, Mobius randomness and dynamics.\nNot. S. Afr. Math. Soc. 43, 89–97 (2012)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib11",
      "authors": [],
      "title": "\nW. Sawin and M. Shusterman, On the Chowla and twin primes conjectures over 𝔽q⁢[T].\nAnn. of Math. (2) 196, 457–506 (2022)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib12",
      "authors": [],
      "title": "\nT. Tao, The logarithmically averaged Chowla and Elliott conjectures for two-point correlations.\nForum Math. Pi 4, Paper No. e8 (2016)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib13",
      "authors": [],
      "title": "\nT. Tao, Equivalence of the logarithmically averaged Chowla and Sarnak conjectures.\nIn Number Theory—Diophantine Problems, Uniform Distribution and Applications, Springer, Cham, 391–421 (2017)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib14",
      "authors": [],
      "title": "\nT. Tao and J. Teräväinen, Odd order cases of the logarithmically averaged Chowla conjecture.\nJ. Théor. Nombres Bordeaux 30, 997–1015 (2018)\n"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib15",
      "authors": [],
      "title": "\nT. Tao, J. Teräväinen, The Hardy–Littlewood–Chowla conjecture in the presence of a Siegel zero,\npreprint, arXiv:2109.06291 (2021)\n",
      "url": "https://arxiv.org/abs/2109.06291"
    },
    {
      "type": "Article",
      "id": "bib-bib16",
      "authors": [],
      "title": "\nT. Tao and J. Teräväinen, The structure of logarithmically averaged correlations of multiplicative functions, with applications to the Chowla and Elliott conjectures.\nDuke Math. J. 168, 1977–2027 (2019)\n"
    }
  ],
  "title": "Solved and unsolved problems",
  "meta": {},
  "content": [
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "p1",
      "content": [
        "The present column is devoted to Number Theory."
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S1",
      "depth": 1,
      "content": [
        "I Six new problems – solutions solicited"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.p1",
      "content": [
        "Solutions will appear in a subsequent issue."
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S1.SSx1",
      "depth": 2,
      "content": [
        "269"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Consider two positive integers ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx1.p1.m1\" alttext=\"n\\geq 1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n\\geq 1"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx1.p1.m2\" alttext=\"a\\geq 2\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "a\\geq 2"
          }
        },
        " such that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.Ex1",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.Ex1.m1\" alttext=\"a^{2n}+a^{n}+1\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "a^{2n}+a^{n}+1"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "is a prime.\nProve that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx1.p1.m3\" alttext=\"n\" display=\"inline\"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n"
          }
        },
        " is a power of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx1.p1.m4\" alttext=\"3\" display=\"inline\"><mml:mn>3</mml:mn></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "3"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx1.p2",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Dorin Andrica and George Cătălin Ţurcaş (Babeş-Bolyai University, Cluj-Napoca, Romania)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S1.SSx2",
      "depth": 2,
      "content": [
        "270"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The Collatz map is defined as follows:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.Ex2",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.Ex2.m1\" alttext=\"\\operatorname{Col}(n):=\\begin{cases}n/2&\\textrm{if}\\ n\\ \\textrm{is even},\\\\\n3n+1&\\textrm{if}\\ n\\ \\textrm{is odd}.\\end{cases}\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Col</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.278em\" stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.278em\">:=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"5pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mtext>is even</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mtext>is odd</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\operatorname{Col}(n):=\\begin{cases}n/2&\\textrm{if}\\ n\\ \\textrm{is even},\\\\\n3n+1&\\textrm{if}\\ n\\ \\textrm{is odd}.\\end{cases}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Let"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.Ex3",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.Ex3.m1\" alttext=\"t_{m,x}≔\\min(n>0:\\operatorname{Col}^{m}(n)\\geq x).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">≔</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>min</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.278em\" rspace=\"0.278em\">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>Col</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "t_{m,x}≔\\min(n>0:\\operatorname{Col}^{m}(n)\\geq x)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "That is, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p1.m1\" alttext=\"t_{m,x}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "t_{m,x}"
          }
        },
        " is the smallest integer such that, if we apply the Collatz map ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p1.m2\" alttext=\"m\" display=\"inline\"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "m"
          }
        },
        " times, the result is larger than ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p1.m3\" alttext=\"x\" display=\"inline\"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx2.p2",
      "content": [
        "(a) Find ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p2.m1\" alttext=\"t_{3,1000}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "t_{3,1000}"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p2.m2\" alttext=\"t_{4,1000}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "t_{4,1000}"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(b) Show that, for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p3.m1\" alttext=\"x\" display=\"inline\"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x"
          }
        },
        " large enough (larger than (say) ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p3.m2\" alttext=\"1000\" display=\"inline\"><mml:mn>1000</mml:mn></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "1000"
          }
        },
        "), we have"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.Ex4",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.Ex4.m1\" alttext=\"t_{4,x}\\equiv 3\\bmod 4\\quad\\textrm{or}\\quad t_{4,x}\\equiv 6\\bmod 8.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>mod</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mtext>or</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>mod</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "t_{4,x}\\equiv 3\\bmod 4\\quad\\textrm{or}\\quad t_{4,x}\\equiv 6\\bmod 8."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx2.p4",
      "content": [
        "(c) In general, for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m1\" alttext=\"m\" display=\"inline\"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "m"
          }
        },
        " odd and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m2\" alttext=\"x\" display=\"inline\"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x"
          }
        },
        " large enough, there exists a constant ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m3\" alttext=\"X_{m,x}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "X_{m,x}"
          }
        },
        " such that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m4\" alttext=\"t_{m,x}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "t_{m,x}"
          }
        },
        " is the smallest ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m5\" alttext=\"n>X_{m,x}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n>X_{m,x}"
          }
        },
        " such that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m6\" alttext=\"n\\equiv c_{m}\\bmod M_{m}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>mod</mml:mo><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n\\equiv c_{m}\\bmod M_{m}"
          }
        },
        ".\nFind ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m7\" alttext=\"M_{m}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "M_{m}"
          }
        },
        " and relate ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m8\" alttext=\"c_{m}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "c_{m}"
          }
        },
        " to ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx2.p4.m9\" alttext=\"c_{m-1}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "c_{m-1}"
          }
        },
        ".\n"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx2.p5",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Christopher Lutsko (Department of Mathematics, Rutgers University, Piscataway, USA)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S1.SSx3",
      "depth": 2,
      "content": [
        "271"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx3.p1",
      "content": [
        "The light-bulb problem: Alice and Bob are in jail for trying to divide by ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx3.p1.m1\" alttext=\"0\" display=\"inline\"><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "0"
          }
        },
        ".\nThe jailer proposes the following game to decide their freedom: Alice will be shown an ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx3.p1.m2\" alttext=\"n\\times n\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">×</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n\\times n"
          }
        },
        " grid of light bulbs.\nThe jailer will point to a light bulb of his choice and Alice will decide whether it should be on or off.\nThen the jailer will point to another bulb of his choice and Alice will decide on/off.\nThis continues until the very last bulb, when the jailer will decide whether this bulb is on or off.\nSo the jailer controls the order of the selection, and the state of the final bulb.\nAlice is now removed from the room, and Bob is brought in.\nBob’s goal is to choose ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx3.p1.m3\" alttext=\"n\" display=\"inline\"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n"
          }
        },
        " bulbs such that his selection includes the final bulb (the one determined by the jailer)."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx3.p2",
      "content": [
        "Is there a strategy that Alice and Bob can use to guarantee success?\nWhat if Bob does not know the orientation in which Alice saw the board (i.e., what if Bob does not know which are the rows and which are the columns)?"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx3.p3",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Christopher Lutsko (Department of Mathematics, Rutgers University, Piscataway, USA)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S1.SSx4",
      "depth": 2,
      "content": [
        "272"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx4.p1",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m1\" alttext=\"p\" display=\"inline\"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "p"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m2\" alttext=\"q\" display=\"inline\"><mml:mi>q</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "q"
          }
        },
        " be coprime integers greater than or equal to ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m3\" alttext=\"2\" display=\"inline\"><mml:mn>2</mml:mn></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "2"
          }
        },
        ".\nLet ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m4\" alttext=\"\\operatorname{inv}_{q}(p)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\operatorname{inv}_{q}(p)"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m5\" alttext=\"\\operatorname{inv}_{p}(q)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\operatorname{inv}_{p}(q)"
          }
        },
        " denote the modular inverse of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m6\" alttext=\"p\\bmod q\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>mod</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "p\\bmod q"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m7\" alttext=\"q\\bmod p\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>mod</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "q\\bmod p"
          }
        },
        ", respectively.\nThat is, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m8\" alttext=\"\\operatorname{inv}_{q}(p)p\\equiv 1\\bmod q\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>mod</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\operatorname{inv}_{q}(p)p\\equiv 1\\bmod q"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p1.m9\" alttext=\"\\operatorname{inv}_{p}(q)q\\equiv 1\\bmod p\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>≡</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>mod</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\operatorname{inv}_{p}(q)q\\equiv 1\\bmod p"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(a) Show that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.Ex5",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.Ex5.m1\" alttext=\"\\operatorname{inv}_{p}(q)\\leq\\frac{p}{2}\\quad\\textrm{if and only if}\\quad\\operatorname{inv}_{q}(p)>\\frac{q}{2}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mtext>if and only if</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width=\"1.167em\"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\operatorname{inv}_{p}(q)\\leq\\frac{p}{2}\\quad\\textrm{if and only if}\\quad\\operatorname{inv}_{q}(p)>\\frac{q}{2}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(b) Show by providing an example that, if ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p3.m1\" alttext=\"1\\leq u<v\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "1\\leq u<v"
          }
        },
        " are coprime integers and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p3.m2\" alttext=\"\\alpha≔u/v\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">≔</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\alpha≔u/v"
          }
        },
        ", then the statement"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.E1",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.E1.m1\" alttext=\"\\operatorname{inv}_{p}(q)\\leq\\alpha p\\quad\\textrm{ if and only if }\\quad\\operatorname{inv}_{q}(p)>(1-\\alpha)q\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mtext> if and only if </mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width=\"1.167em\"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>inv</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\operatorname{inv}_{p}(q)\\leq\\alpha p\\quad\\textrm{ if and only if }\\quad\\operatorname{inv}_{q}(p)>(1-\\alpha)q"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "is not necessarily true."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx4.p4",
      "content": [
        "(c) What additional assumption should ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p4.m1\" alttext=\"p\" display=\"inline\"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "p"
          }
        },
        " and/or ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx4.p4.m2\" alttext=\"q\" display=\"inline\"><mml:mi>q</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "q"
          }
        },
        " satisfy so that the equivalence (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S1-E1",
          "content": [
            "1"
          ]
        },
        ") holds?\n"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx4.p5",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Athanasios Sourmelidis (Institut für Analysis und Zahlentheorie, Technische Universität Graz, Austria)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S1.SSx5",
      "depth": 2,
      "content": [
        "273"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m1\" alttext=\"c_{n}(k)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "c_{n}(k)"
          }
        },
        " denote the Ramanujan sum defined as the sum of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m2\" alttext=\"k\" display=\"inline\"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k"
          }
        },
        "th powers of the primitive ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m3\" alttext=\"n\" display=\"inline\"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n"
          }
        },
        "th roots of unity.\nShow that, for any integer ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m4\" alttext=\"m\\geq 1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "m\\geq 1"
          }
        },
        ","
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.Ex6",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.Ex6.m1\" alttext=\"\\sum_{[n,k]=m}c_{n}(k)=\\varphi(m),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\sum_{[n,k]=m}c_{n}(k)=\\varphi(m),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where the sum is over all ordered pairs ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m5\" alttext=\"(n,k)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(n,k)"
          }
        },
        " of positive integers ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m6\" alttext=\"n,k\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n,k"
          }
        },
        " such that their lcm is ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m7\" alttext=\"m\" display=\"inline\"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "m"
          }
        },
        ", and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx5.p1.m8\" alttext=\"\\varphi\" display=\"inline\"><mml:mi>φ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\varphi"
          }
        },
        " is Euler’s totient function.\n"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx5.p2",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "László Tóth (University of Pécs, Hungary)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S1.SSx6",
      "depth": 2,
      "content": [
        "274"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Show that, for every integer ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx6.p1.m1\" alttext=\"n\\geq 1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n\\geq 1"
          }
        },
        ", we have the polynomial identity"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S1.Ex7",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.Ex7.m1\" alttext=\"\\prod_{\\begin{subarray}{c}k=1\\\\\n(k,n)=1\\end{subarray}}^{n}(x^{(k-1,n)}-1)=\\prod_{d\\mid n}\\Phi_{d}(x)^{\\varphi(n)/\\varphi(d)},\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits=\"false\">∏</mml:mo><mml:mtable rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\" stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>∣</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant=\"normal\">Φ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>φ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\prod_{\\begin{subarray}{c}k=1\\\\\n(k,n)=1\\end{subarray}}^{n}(x^{(k-1,n)}-1)=\\prod_{d\\mid n}\\Phi_{d}(x)^{\\varphi(n)/\\varphi(d)},"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx6.p1.m2\" alttext=\"\\Phi_{d}(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant=\"normal\">Φ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\Phi_{d}(x)"
          }
        },
        " are the cyclotomic polynomials and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S1.SSx6.p1.m3\" alttext=\"\\varphi\" display=\"inline\"><mml:mi>φ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\varphi"
          }
        },
        " denotes Euler’s totient function."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S1.SSx6.p2",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "László Tóth (Department of Mathematics, University of Pécs, Hungary)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S2",
      "depth": 1,
      "content": [
        "II Open problem"
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S2.SSx1",
      "depth": 2,
      "content": [
        "275*. Chowla’s conjecture and its relatives"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S2.SSx1.p1",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "by Terence Tao (UCLA, Department of Mathematics, Los Angeles, USA)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p2.m1\" alttext=\"\\lambda\\colon\\mathbb{N}\\to\\{-1,+1\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.278em\" rspace=\"0.278em\">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ℕ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\lambda\\colon\\mathbb{N}\\to\\{-1,+1\\}"
          }
        },
        " denote the Liouville function.\nIn [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib2",
          "content": [
            "2"
          ]
        },
        "], Chowla conjectured that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S2.E2",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.E2.m1\" alttext=\"\\sum_{n\\leq x}\\lambda(n+h_{1})\\cdots\\lambda(n+h_{k})=o(x)\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">⋯</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\sum_{n\\leq x}\\lambda(n+h_{1})\\cdots\\lambda(n+h_{k})=o(x)"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "as ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p2.m2\" alttext=\"x\\to\\infty\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\to\\infty"
          }
        },
        ", for any distinct natural numbers ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p2.m3\" alttext=\"h_{1},\\ldots,h_{k}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "h_{1},\\ldots,h_{k}"
          }
        },
        " (in fact, Chowla made the more general conjecture that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S2.Ex8",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.Ex8.m1\" alttext=\"\\sum_{n\\leq x}\\lambda(P(n))=o(x)\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\sum_{n\\leq x}\\lambda(P(n))=o(x)"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "whenever ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p2.m4\" alttext=\"P\" display=\"inline\"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "P"
          }
        },
        " is a square-free polynomial mapping from ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p2.m5\" alttext=\"\\mathbb{N}\" display=\"inline\"><mml:mi>ℕ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mathbb{N}"
          }
        },
        " to ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p2.m6\" alttext=\"\\mathbb{N}\" display=\"inline\"><mml:mi>ℕ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mathbb{N}"
          }
        },
        ").\nChowla’s conjecture was extended to other bounded multiplicative functions by Elliott [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib3",
          "content": [
            "3"
          ]
        },
        "] (see also a technical correction to the conjecture in [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib8",
          "content": [
            "8"
          ]
        },
        "])."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "One can view (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S2-E2",
          "content": [
            "2"
          ]
        },
        ") as a less difficult cousin of the notorious ",
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Hardy–Littlewood prime tuples conjecture"
          ]
        },
        " [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib4",
          "content": [
            "4"
          ]
        },
        "], which conjectures an asymptotic of the form"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S2.E3",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.E3.m1\" alttext=\"\\sum_{n\\leq x}\\Lambda(n+h_{1})\\cdots\\Lambda(n+h_{k})=\\mathfrak{S}x+o(x)\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">⋯</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">Λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>𝔖</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\sum_{n\\leq x}\\Lambda(n+h_{1})\\cdots\\Lambda(n+h_{k})=\\mathfrak{S}x+o(x)"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where the ",
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "singular series"
          ]
        },
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p3.m1\" alttext=\"\\mathfrak{S}\" display=\"inline\"><mml:mi>𝔖</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mathfrak{S}"
          }
        },
        " is an explicit product over primes of factors involving the numbers ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p3.m2\" alttext=\"h_{1},\\ldots,h_{k}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "h_{1},\\ldots,h_{k}"
          }
        },
        ".\nFor ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p3.m3\" alttext=\"k=1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k=1"
          }
        },
        ", both conjectures follow readily from the prime number theorem, but they remain open for higher ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p3.m4\" alttext=\"k\" display=\"inline\"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k"
          }
        },
        ".\nHowever, the analogue of (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S2-E2",
          "content": [
            "2"
          ]
        },
        ") (and (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S2-E3",
          "content": [
            "3"
          ]
        },
        ") for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p3.m5\" alttext=\"k\\leq 2\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k\\leq 2"
          }
        },
        ") were recently established in certain function fields [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib11",
          "content": [
            "11"
          ]
        },
        "], and are also known to hold in the presence of a Siegel zero [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib1",
          "content": [
            "1"
          ]
        },
        ", ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        ", ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib15",
          "content": [
            "15"
          ]
        },
        ", ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib6",
          "content": [
            "6"
          ]
        },
        "].\nThe conjecture (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S2-E2",
          "content": [
            "2"
          ]
        },
        ") is also known if one performs enough averaging in the ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p3.m6\" alttext=\"h_{1},\\dots,h_{k}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "h_{1},\\dots,h_{k}"
          }
        },
        " variables [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib8",
          "content": [
            "8"
          ]
        },
        "]."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The logarithmically averaged version"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S2.E4",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.E4.m1\" alttext=\"\\sum_{n\\leq x}\\frac{\\lambda(n+h_{1})\\cdots\\lambda(n+h_{k})}{n}=o(\\log x)\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">⋯</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁡</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\sum_{n\\leq x}\\frac{\\lambda(n+h_{1})\\cdots\\lambda(n+h_{k})}{n}=o(\\log x)"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "turns out to be more tractable, as it can be analyzed by the “entropy decrement method” [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib12",
          "content": [
            "12"
          ]
        },
        "], which has been successfully used to establish the conjecture for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p4.m1\" alttext=\"k=2\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k=2"
          }
        },
        " (see [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib12",
          "content": [
            "12"
          ]
        },
        "], building upon the breakthrough work [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib7",
          "content": [
            "7"
          ]
        },
        "]) and for odd ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p4.m2\" alttext=\"k\" display=\"inline\"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k"
          }
        },
        " (see [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib14",
          "content": [
            "14"
          ]
        },
        ", ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib16",
          "content": [
            "16"
          ]
        },
        "]).\nThe conjecture (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S2-E4",
          "content": [
            "4"
          ]
        },
        ") for arbitrary ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p4.m3\" alttext=\"k\" display=\"inline\"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k"
          }
        },
        " is also known to be equivalent [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib13",
          "content": [
            "13"
          ]
        },
        "] to the (logarithmically averaged) Sarnak conjecture [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib10",
          "content": [
            "10"
          ]
        },
        "], which asserts that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S2.Ex9",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.Ex9.m1\" alttext=\"\\sum_{n\\leq x}\\frac{\\lambda(n)F(T^{n}x_{0})}{n}=o(\\log x)\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>log</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁡</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\sum_{n\\leq x}\\frac{\\lambda(n)F(T^{n}x_{0})}{n}=o(\\log x)"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "whenever ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p4.m4\" alttext=\"T\\colon X\\to X\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.278em\" rspace=\"0.278em\">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "T\\colon X\\to X"
          }
        },
        " is a compact dynamical system of zero entropy, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p4.m5\" alttext=\"x_{0}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x_{0}"
          }
        },
        " is a point in ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p4.m6\" alttext=\"X\" display=\"inline\"><mml:mi>X</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "X"
          }
        },
        ", and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p4.m7\" alttext=\"F\\colon X\\to\\mathbb{C}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.278em\" rspace=\"0.278em\">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi>ℂ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "F\\colon X\\to\\mathbb{C}"
          }
        },
        " is continuous.\nMany special cases of this conjecture are known, unfortunately too many to list here."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The conjecture (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S2-E4",
          "content": [
            "4"
          ]
        },
        ") would also follow from a ",
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "higher-order local Fourier uniformity conjecture"
          ]
        },
        " [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib12",
          "content": [
            "12"
          ]
        },
        "], which is somewhat complicated to state in full generality here; however, the first unsolved special case of this conjecture asserts that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S2.Ex10",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.Ex10.m1\" alttext=\"\\int_{X}^{2X}\\sup_{\\alpha\\in\\mathbb{R}/\\mathbb{Z}}\\Bigl|\\sum_{x\\leq n\\leq x+H}\\lambda(n)e(\\alpha n)\\Bigr|\\,dx=o(XH)\\quad\\textrm{as}\\ X\\to\\infty\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:munder><mml:mo lspace=\"0.167em\" movablelimits=\"false\" rspace=\"0em\">sup</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ℝ</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>ℤ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">|</mml:mo><mml:munder><mml:mo lspace=\"0em\" movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\" rspace=\"0.170em\">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>o</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mtext>as</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{X}^{2X}\\sup_{\\alpha\\in\\mathbb{R}/\\mathbb{Z}}\\Bigl|\\sum_{x\\leq n\\leq x+H}\\lambda(n)e(\\alpha n)\\Bigr|\\,dx=o(XH)\\quad\\textrm{as}\\ X\\to\\infty"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "whenever ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p5.m1\" alttext=\"1\\leq H=H(X)\\leq X\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "1\\leq H=H(X)\\leq X"
          }
        },
        " is such that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p5.m2\" alttext=\"H(X)\\to\\infty\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "H(X)\\to\\infty"
          }
        },
        " as ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p5.m3\" alttext=\"X\\to\\infty\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "X\\to\\infty"
          }
        },
        ", where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p5.m4\" alttext=\"e(\\theta)≔e^{2\\pi i\\theta}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>θ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">≔</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>θ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "e(\\theta)≔e^{2\\pi i\\theta}"
          }
        },
        ".\nThis is currently only established in the regime ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p5.m5\" alttext=\"H\\geq X^{\\varepsilon}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>ε</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "H\\geq X^{\\varepsilon}"
          }
        },
        " for a fixed ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S2.SSx1.p5.m6\" alttext=\"\\varepsilon>0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\varepsilon>0"
          }
        },
        " (see [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "bib-bib9",
          "content": [
            "9"
          ]
        },
        "])."
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3",
      "depth": 1,
      "content": [
        "III Solutions"
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx1",
      "depth": 2,
      "content": [
        "260"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx1.p1",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.p1.m1\" alttext=\"f\\colon[0,\\infty)\\to\\mathbb{R}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.278em\" rspace=\"0.278em\">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi>ℝ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f\\colon[0,\\infty)\\to\\mathbb{R}"
          }
        },
        " be a ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.p1.m2\" alttext=\"C^{1}\" display=\"inline\"><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "C^{1}"
          }
        },
        "-differentiable and convex function with ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.p1.m3\" alttext=\"f(0)=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f(0)=0"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(i) Prove that, for every ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.p2.m1\" alttext=\"x\\in[0,\\infty)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\in[0,\\infty)"
          }
        },
        ", the following inequality holds:\n"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex11",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex11.m1\" alttext=\"\\int_{0}^{x}f(t)\\,dt\\leq\\frac{x^{2}}{2}f^{\\prime}(x).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{0}^{x}f(t)\\,dt\\leq\\frac{x^{2}}{2}f^{\\prime}(x)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx1.p3",
      "content": [
        "(ii) Determine all functions ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.p3.m1\" alttext=\"f\" display=\"inline\"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f"
          }
        },
        " for which we have equality.\n"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx1.p4",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Dorin Andrica (“Babeş-Bolyai” University, Cluj-Napoca, Romania) and\nMihai Piticari (“Dragoş Vodă” National College, Câmpulung Moldovenesc, Romania)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx1.SSSx1",
      "depth": 3,
      "content": [
        "Solution by the proposers"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(i) We have"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex12",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex12.m1\" alttext=\"\\int_{0}^{x}f(t)\\,dt=\\int_{0}^{x}\\bigl(f(t)-f(0)\\bigr)\\,dt.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo rspace=\"0em\">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"120%\" minsize=\"120%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"120%\" minsize=\"120%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{0}^{x}f(t)\\,dt=\\int_{0}^{x}\\bigl(f(t)-f(0)\\bigr)\\,dt."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "By the Mean Value Theorem,"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex13",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex13.m1\" alttext=\"f(t)-f(0)=tf^{\\prime}(c_{t})\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "f(t)-f(0)=tf^{\\prime}(c_{t})"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "for some ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p1.m1\" alttext=\"c_{t}\\in(0,t)\\subset[0,x]\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⊂</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "c_{t}\\in(0,t)\\subset[0,x]"
          }
        },
        ".\nSince ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p1.m2\" alttext=\"f\" display=\"inline\"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f"
          }
        },
        " is convex, it follows that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p1.m3\" alttext=\"f^{\\prime}\" display=\"inline\"><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f^{\\prime}"
          }
        },
        " is increasing; hence ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p1.m4\" alttext=\"f^{\\prime}(c_{t})\\leq f^{\\prime}(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f^{\\prime}(c_{t})\\leq f^{\\prime}(x)"
          }
        },
        ".\nTherefore, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p1.m5\" alttext=\"f(t)=tf^{\\prime}(c_{t})\\leq tf^{\\prime}(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f(t)=tf^{\\prime}(c_{t})\\leq tf^{\\prime}(x)"
          }
        },
        ", and we obtain\n"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex14",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex14.m1\" alttext=\"\\int_{0}^{x}f(t)\\,dt\\leq\\int_{0}^{x}tf^{\\prime}(x)\\,dt=f^{\\prime}(x)\\int_{0}^{x}t\\,dt=\\frac{x^{2}}{2}f^{\\prime}(x).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">≤</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{0}^{x}f(t)\\,dt\\leq\\int_{0}^{x}tf^{\\prime}(x)\\,dt=f^{\\prime}(x)\\int_{0}^{x}t\\,dt=\\frac{x^{2}}{2}f^{\\prime}(x)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(ii) We have to find all the solutions to the equation"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex15",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex15.m1\" alttext=\"\\mathop{\\smash[b]{\\int_{0}^{x}}}f(t)\\,dt=\\frac{x^{2}}{2}f^{\\prime}(x).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\mathop{\\smash[b]{\\int_{0}^{x}}}f(t)\\,dt=\\frac{x^{2}}{2}f^{\\prime}(x)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Denoting"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex16",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex16.m1\" alttext=\"g(x)=\\mathop{\\smash[t]{\\int_{0}^{x}}}f(t)\\,dt,\\quad x\\in[0,\\infty),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "g(x)=\\mathop{\\smash[t]{\\int_{0}^{x}}}f(t)\\,dt,\\quad x\\in[0,\\infty),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "the above equation is equivalent to the second-order differential equation"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex17",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex17.m1\" alttext=\"g(x)=\\smash[t]{\\frac{x^{2}}{2}}g^{\\prime\\prime}(x),\\quad x\\in[0,\\infty).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "g(x)=\\smash[t]{\\frac{x^{2}}{2}}g^{\\prime\\prime}(x),\\quad x\\in[0,\\infty)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Note that if ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m1\" alttext=\"g\" display=\"inline\"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g"
          }
        },
        " is a solution, then"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex18",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex18.m1\" alttext=\"g(x)+xg^{\\prime}(x)=\\smash[b]{\\frac{x^{2}}{2}}g^{\\prime\\prime}(x)+xg^{\\prime}(x),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "g(x)+xg^{\\prime}(x)=\\smash[b]{\\frac{x^{2}}{2}}g^{\\prime\\prime}(x)+xg^{\\prime}(x),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "whence"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex19",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex19.m1\" alttext=\"(xg(x))^{\\prime}=\\smash{\\Bigl(\\frac{x^{2}}{2}g^{\\prime}(x)\\Bigr)^{\\prime}}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "(xg(x))^{\\prime}=\\smash{\\Bigl(\\frac{x^{2}}{2}g^{\\prime}(x)\\Bigr)^{\\prime}}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "It follows that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex20",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex20.m1\" alttext=\"\\smash{\\Bigl(xg(x)-\\frac{x^{2}}{2}g^{\\prime}(x)\\Bigr)^{\\prime}}=0,\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\smash{\\Bigl(xg(x)-\\frac{x^{2}}{2}g^{\\prime}(x)\\Bigr)^{\\prime}}=0,"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and so"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex21",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex21.m1\" alttext=\"\\smash[t]{\\frac{x^{2}}{2}}g^{\\prime}(x)-xg(x)=C_{1},\\quad x\\in[0,\\infty),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\smash[t]{\\frac{x^{2}}{2}}g^{\\prime}(x)-xg(x)=C_{1},\\quad x\\in[0,\\infty),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m2\" alttext=\"C_{1}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "C_{1}"
          }
        },
        " is an arbitrary constant.\nThis last equation is equivalent to"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex22",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex22.m1\" alttext=\"\\smash[b]{\\frac{x^{2}g^{\\prime}(x)-2xg(x)}{x^{4}}=\\frac{2C_{1}}{x^{4}}},\\quad x\\in(0,\\infty),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\smash[b]{\\frac{x^{2}g^{\\prime}(x)-2xg(x)}{x^{4}}=\\frac{2C_{1}}{x^{4}}},\\quad x\\in(0,\\infty),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "or"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex23",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex23.m1\" alttext=\"\\smash{\\Bigl(\\frac{g(x)}{x^{2}}\\Bigr)^{\\prime}=\\frac{2C_{1}}{x^{4}}},\\quad\nx\\in(0,\\infty).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\smash{\\Bigl(\\frac{g(x)}{x^{2}}\\Bigr)^{\\prime}=\\frac{2C_{1}}{x^{4}}},\\quad\nx\\in(0,\\infty)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Consequently,\n"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex24",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex24.m1\" alttext=\"\\smash[b]{\\frac{g(x)}{x^{2}}=\\frac{-2C_{1}}{3x^{3}}}+C_{2},\\quad x\\in(0,\\infty),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\smash[b]{\\frac{g(x)}{x^{2}}=\\frac{-2C_{1}}{3x^{3}}}+C_{2},\\quad x\\in(0,\\infty),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and we get"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex25",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex25.m1\" alttext=\"g(x)=\\smash[t]{\\frac{-2C_{1}}{3x}}+C_{2}x^{2},\\quad x\\in(0,\\infty).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "g(x)=\\smash[t]{\\frac{-2C_{1}}{3x}}+C_{2}x^{2},\\quad x\\in(0,\\infty)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "On the other hand, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m3\" alttext=\"g\" display=\"inline\"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g"
          }
        },
        " is continuous and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m4\" alttext=\"g(0)=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g(0)=0"
          }
        },
        ".\nThis implies that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m5\" alttext=\"C_{1}=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "C_{1}=0"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m6\" alttext=\"g(x)=C_{2}x^{2}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g(x)=C_{2}x^{2}"
          }
        },
        ".\nWe conclude that the sought-for functions are necessarily of the form ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m7\" alttext=\"f(x)=g^{\\prime}(x)=2C_{2}x\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f(x)=g^{\\prime}(x)=2C_{2}x"
          }
        },
        ", i.e., ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m8\" alttext=\"f(x)=Ax\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f(x)=Ax"
          }
        },
        ", where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx1.SSSx1.p2.m9\" alttext=\"A\" display=\"inline\"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "A"
          }
        },
        " is an arbitrary real constant."
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx2",
      "depth": 2,
      "content": [
        "261"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.p1.m1\" alttext=\"y(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x)"
          }
        },
        " be the unknown function of the following fractional-order derivative Cauchy problem:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E5",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E5.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} D^{\\alpha}y&=f(x,y),\\quad 0<\\alpha<1,\\\\\ny(0)&=y^{*}.\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} D^{\\alpha}y&=f(x,y),\\quad 0<\\alpha<1,\\\\\ny(0)&=y^{*}.\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Find the solution of this problem by solving an equivalent first-order ordinary Cauchy problem, with a solution independent of the kernel of the fractional operator.\n"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx2.p2",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Carlo Cattani (Engineering School, DEIM, University “La Tuscia”, Viterbo, Italy)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx2.SSSx1",
      "depth": 3,
      "content": [
        "Solution by the proposer"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx2.SSSx1.p1",
      "content": [
        "Before we give the solution of (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        "), let us make some preliminary remarks about the most popular definitions of fractional derivatives."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The Riemann–Liouville integral of fractional order ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p2.m1\" alttext=\"\\nu\\geq 0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\nu\\geq 0"
          }
        },
        " of a function ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p2.m2\" alttext=\"f(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f(x)"
          }
        },
        " is defined as"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex26",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex26.m1\" alttext=\"(J^{\\nu}f)(t)=\\begin{cases}\\displaystyle\\frac{1}{\\Gamma(\\nu)}\\int_{0}^{t}(t-\\tau)^{\\nu-1}{f(\\tau)}\\,d\\tau,&\\nu>0,\\\\[1.5pt]\nf(t),&\\nu=0.\\end{cases}\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>ν</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"5pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Γ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo rspace=\"0em\">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "(J^{\\nu}f)(t)=\\begin{cases}\\displaystyle\\frac{1}{\\Gamma(\\nu)}\\int_{0}^{t}(t-\\tau)^{\\nu-1}{f(\\tau)}\\,d\\tau,&\\nu>0,\\\\[1.5pt]\nf(t),&\\nu=0.\\end{cases}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The corresponding Riemann–Liouville fractional derivative of order ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p2.m3\" alttext=\"\\alpha>0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\alpha>0"
          }
        },
        " is defined as"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E6",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E6.m1\" alttext=\"D^{\\alpha}_{\\mathrm{RL}}f(t)=\\frac{d^{n}}{dt^{n}}J^{n-\\alpha}f(t),\\quad n\\in\\mathbb{N},\\,n-1<\\alpha\\leq n.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>RL</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi>ℕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.337em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "D^{\\alpha}_{\\mathrm{RL}}f(t)=\\frac{d^{n}}{dt^{n}}J^{n-\\alpha}f(t),\\quad n\\in\\mathbb{N},\\,n-1<\\alpha\\leq n."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The main problem with this derivative is that it assigns a nonzero value to a constant function.\nTo avoid this issue, people often use the so-called order-",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p2.m4\" alttext=\"\\alpha\" display=\"inline\"><mml:mi>α</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\alpha"
          }
        },
        " Caputo fractional derivative, defined as"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex27",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex27.m1\" alttext=\"D^{\\alpha}_{\\mathrm{C}}f(x)=\\begin{cases}\\dfrac{d^{n}f(x)}{dx^{n}},&0<\\alpha\\in\\mathbb{N},\\\\[3.0pt]\n\\displaystyle\\frac{1}{\\Gamma(n-\\alpha)}\\int_{0}^{x}\\frac{f^{(n)}(\\tau)}{(x-\\tau)^{\\alpha-n+1}}\\,d\\tau,&t>0,\\\\[-3.0pt]\n&0\\leq n-1<\\alpha<n,\\end{cases}\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi mathvariant=\"normal\">C</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"5pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi>ℕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Γ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "D^{\\alpha}_{\\mathrm{C}}f(x)=\\begin{cases}\\dfrac{d^{n}f(x)}{dx^{n}},&0<\\alpha\\in\\mathbb{N},\\\\[3.0pt]\n\\displaystyle\\frac{1}{\\Gamma(n-\\alpha)}\\int_{0}^{x}\\frac{f^{(n)}(\\tau)}{(x-\\tau)^{\\alpha-n+1}}\\,d\\tau,&t>0,\\\\[-3.0pt]\n&0\\leq n-1<\\alpha<n,\\end{cases}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p2.m5\" alttext=\"n\" display=\"inline\"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n"
          }
        },
        " is an integer, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p2.m6\" alttext=\"x>0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x>0"
          }
        },
        ", and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p2.m7\" alttext=\"f\\in\\mathcal{C}^{n}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:msup><mml:mi class=\"ltx_font_mathcaligraphic\">𝒞</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f\\in\\mathcal{C}^{n}"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Riemann–Liouville (RL) and Caputo (C) derivatives are the most popular and have been used in many applications; nevertheless, they both have some drawbacks.\nFor this reason, many authors have introduced some more flexible fractional operators.\nThe most general fractional derivative with a given kernel ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p3.m1\" alttext=\"K(x,\\alpha)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "K(x,\\alpha)"
          }
        },
        " is defined as"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E7",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E7.m1\" alttext=\"D^{\\alpha}f(x)=\\begin{cases}\\dfrac{d^{n}f(x)}{dx^{n}},&0<\\alpha\\in\\mathbb{N},\\\\[6.45831pt]\n\\displaystyle\\int_{0}^{x}f^{(n)}(\\tau)K(x-\\tau,\\alpha)\\,d\\tau,&t>0,\\\\[-3.0pt]\n&0\\leq n-1<\\alpha<n.\\end{cases}\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"5pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi>ℕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "D^{\\alpha}f(x)=\\begin{cases}\\dfrac{d^{n}f(x)}{dx^{n}},&0<\\alpha\\in\\mathbb{N},\\\\[6.45831pt]\n\\displaystyle\\int_{0}^{x}f^{(n)}(\\tau)K(x-\\tau,\\alpha)\\,d\\tau,&t>0,\\\\[-3.0pt]\n&0\\leq n-1<\\alpha<n.\\end{cases}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The kernel should be chosen in a such a way that at least the following two conditions are satisfied:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex28",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex28.m1\" alttext=\"\\lim_{\\alpha\\to 0}K(x-\\tau,\\alpha)=1\\quad\\textrm{and}\\quad\\lim_{\\alpha\\to 1}K(x-\\tau,\\alpha)=\\delta(x-\\tau).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width=\"1.167em\"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\" rspace=\"0.167em\">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\lim_{\\alpha\\to 0}K(x-\\tau,\\alpha)=1\\quad\\textrm{and}\\quad\\lim_{\\alpha\\to 1}K(x-\\tau,\\alpha)=\\delta(x-\\tau)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Moreover, to ensure that one is dealing with a non-singular kernel, one requires that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex29",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex29.m1\" alttext=\"\\lim_{x\\to\\tau}K(x-\\tau,\\alpha)\\neq 0\\quad\\forall\\alpha.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=\"1.167em\"/><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∀</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\lim_{x\\to\\tau}K(x-\\tau,\\alpha)\\neq 0\\quad\\forall\\alpha."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx2.SSSx1.p5",
      "content": [
        "Although several definitions of fractional derivatives are available, they all depend on the proposed kernel, thus implying a subjective and a priori unjustified choice of the fractional operator each time one studies a fractional differential problem.\nThis issue can be avoided by using the following simple definition, which is based on an intuitive interpolation."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Limiting ourselves to the case ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p6.m1\" alttext=\"n=1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n=1"
          }
        },
        ", the general structure of the Caputo-type fractional derivative"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex30",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex30.m1\" alttext=\"D^{\\alpha}_{\\mathrm{C}}f(x)=\\int_{0}^{x}f^{\\prime}(\\tau)K(x-\\tau,\\alpha)\\,d\\tau,\\quad 0<\\alpha<1,\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi mathvariant=\"normal\">C</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "D^{\\alpha}_{\\mathrm{C}}f(x)=\\int_{0}^{x}f^{\\prime}(\\tau)K(x-\\tau,\\alpha)\\,d\\tau,\\quad 0<\\alpha<1,"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "is based on the kernel ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p6.m2\" alttext=\"K(x-\\tau,\\alpha)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "K(x-\\tau,\\alpha)"
          }
        },
        ", which is a positive function that decays at infinity (to ensure convergence), while according to (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E6",
          "content": [
            "6"
          ]
        },
        "), the general structure of the Riemann–Liouville first-order derivative is"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex31",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex31.m1\" alttext=\"D^{\\alpha}_{\\mathrm{RL}}f(x)=\\frac{1}{\\Gamma(1-\\alpha)}\\frac{d}{dx}\\int_{0}^{x}f(\\tau)(x-\\tau)^{-\\alpha}\\,d\\tau,\\quad 0<\\alpha\\leq 1.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>RL</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Γ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "D^{\\alpha}_{\\mathrm{RL}}f(x)=\\frac{1}{\\Gamma(1-\\alpha)}\\frac{d}{dx}\\int_{0}^{x}f(\\tau)(x-\\tau)^{-\\alpha}\\,d\\tau,\\quad 0<\\alpha\\leq 1."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Usually, to find the solution of (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        "), we should first choose the kernel of the fractional operator and then solve the fractional problem by using a suitable numerical method, which roughly consists in constructing and solving an equivalent algebraic/differential (of integer order) problem.\nIn any case, the solution will depend not only on the independent variable ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p7.m1\" alttext=\"x\" display=\"inline\"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x"
          }
        },
        " and the initial condition ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p7.m2\" alttext=\"y^{*}\" display=\"inline\"><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y^{*}"
          }
        },
        ", but also on the kernel and on the fractional-order parameter:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex32",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex32.m1\" alttext=\"y(x,y^{*},K(x-\\tau),\\alpha).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "y(x,y^{*},K(x-\\tau),\\alpha)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The dependence on the fractional parameter ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p7.m3\" alttext=\"\\alpha\" display=\"inline\"><mml:mi>α</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\alpha"
          }
        },
        " is essential in solving fractional-order problems.\nHowever, the dependence on the kernel leads to an inessential “struggle” about the best choice of the kernel and about its physical/mathematical meaning – an obviously subjective and non-unique choice.\nBecause of this lack of uniqueness, fractional calculus is missing a strong mathematical motivation.\nOn the other hand, there exist many useful mathematical tools, important for the solution of differential problems, that require making choices, such as wavelets, orthogonal polynomials, integral transforms, and many more.\nTherefore, one can either ignore the uniqueness problem, or try to defend a specific choice by using some reasoning that may still be not sufficient to convince the mathematics community.\nIn the following, we give a solution which is both independent of the choice of the kernel and can be analytically obtained by reduction to an equivalent ordinary differential problem having the same solution as (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        ")."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "We search the solution by assuming that the fractional derivative is obtained by linear interpolation between a function and its first-order derivative; consequently, we do not need the integral definition (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E7",
          "content": [
            "7"
          ]
        },
        ") and the accompanying choice of kernel.\nThis is an acceptable assumption, based on the original simple idea in the fundamentals of fractional calculus that the fractional parameter describes a family of interpolation curves.\nThus, we set"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex33",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex33.m1\" alttext=\"D^{\\alpha}y=(1-\\alpha)(y-y^{*})+\\alpha\\frac{dy}{dx}\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "D^{\\alpha}y=(1-\\alpha)(y-y^{*})+\\alpha\\frac{dy}{dx}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "so that the initial value problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        ") becomes"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex34",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex34.m1\" alttext=\"\\alpha\\frac{dy}{dx}+(1-\\alpha)y=(1-\\alpha)y^{*}+f(x,y).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\alpha\\frac{dy}{dx}+(1-\\alpha)y=(1-\\alpha)y^{*}+f(x,y)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Now, for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p9.m1\" alttext=\"0<\\alpha<1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "0<\\alpha<1"
          }
        },
        ", we easily obtain the following ordinary differential problem that is equivalent to (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        "):"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E8",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E8.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} \\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y&=-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y^{*}+\\frac{1}{\\alpha}f(x,y),\\\\\ny(0)&=y_{0}.\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} \\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y&=-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y^{*}+\\frac{1}{\\alpha}f(x,y),\\\\\ny(0)&=y_{0}.\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx2.SSSx1.p10",
      "content": [
        "For the moment, we can suppose that the initial conditions of (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        ") and (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E8",
          "content": [
            "8"
          ]
        },
        ") do not necessarily coincide, i.e., ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p10.m1\" alttext=\"y^{*}\\neq y_{0}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>≠</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y^{*}\\neq y_{0}"
          }
        },
        ".\nHowever, some further assumptions can be made when the function ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p10.m2\" alttext=\"f(x,y)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f(x,y)"
          }
        },
        " is given explicitly.\nIn particular, to achieve a perfect equivalence between (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        ") and (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E8",
          "content": [
            "8"
          ]
        },
        "), we can set ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p10.m3\" alttext=\"y^{*}=(1-\\alpha)\\tau+\\alpha y_{0}\\,\\forall\\tau\\in\\mathbb{R}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∀</mml:mo><mml:mi>τ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi>ℝ</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y^{*}=(1-\\alpha)\\tau+\\alpha y_{0}\\,\\forall\\tau\\in\\mathbb{R}"
          }
        },
        ", and then let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx2.SSSx1.p10.m4\" alttext=\"\\alpha\\to 1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\alpha\\to 1"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx3",
      "depth": 2,
      "content": [
        "262"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.p1.m1\" alttext=\"y(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x)"
          }
        },
        " be the unknown function of the following Bernoulli fractional-order Cauchy problem:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E9",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E9.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} D^{\\alpha}y&=g(x)y^{\\beta},\\quad 0<\\alpha<1,\\,\\beta\\neq\n0,1,\\\\\ny(0)&=y^{*},\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.337em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} D^{\\alpha}y&=g(x)y^{\\beta},\\quad 0<\\alpha<1,\\,\\beta\\neq\n0,1,\\\\\ny(0)&=y^{*},\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.p1.m2\" alttext=\"g(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g(x)"
          }
        },
        " is a continuous function in the interval ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.p1.m3\" alttext=\"I=[0,\\infty)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "I=[0,\\infty)"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx3.p2",
      "content": [
        "Find the solution of this problem by solving an equivalent first-order ordinary Cauchy problem, with a solution independent of the kernel of the fractional operator."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx3.p3",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Carlo Cattani (Engineering School, DEIM, University “La Tuscia”, Viterbo, Italy)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx3.SSSx1",
      "depth": 3,
      "content": [
        "Solution by the proposer"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx3.SSSx1.p1",
      "content": [
        "We search the solution by simply assuming that the fractional derivative is a linear interpolation between a function and its first-order derivative so that we do not need the usual integral definition of the fractional operator which requires us to choose the underlying kernel."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Thus, we set"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E10",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E10.m1\" alttext=\"D^{\\alpha}y=(1-\\alpha)(y-y^{*})+\\alpha\\smash{\\frac{dy}{dx}}\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>α</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "D^{\\alpha}y=(1-\\alpha)(y-y^{*})+\\alpha\\smash{\\frac{dy}{dx}}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "so that (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E9",
          "content": [
            "9"
          ]
        },
        ") becomes"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E11",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E11.m1\" alttext=\"\\alpha\\frac{dy}{dx}+(1-\\alpha)y=(1-\\alpha)y^{*}+g(x)y^{\\beta}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\alpha\\frac{dy}{dx}+(1-\\alpha)y=(1-\\alpha)y^{*}+g(x)y^{\\beta}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Then taking ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p2.m1\" alttext=\"0<\\alpha<1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "0<\\alpha<1"
          }
        },
        " and using equations (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E10",
          "content": [
            "10"
          ]
        },
        ") and (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E11",
          "content": [
            "11"
          ]
        },
        "), we easily get the following ordinary differential problem equivalent to (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E9",
          "content": [
            "9"
          ]
        },
        "):"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E12",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E12.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} \\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y&=-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y^{*}+\\frac{1}{\\alpha}g(x)y^{\\beta},\\\\[-3.0pt]\n&\\hskip 40.00006pt\\beta\\neq\\{0,1\\},\\\\[-3.0pt]\ny(0)&=y_{0}.\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} \\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y&=-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y^{*}+\\frac{1}{\\alpha}g(x)y^{\\beta},\\\\[-3.0pt]\n&\\hskip 40.00006pt\\beta\\neq\\{0,1\\},\\\\[-3.0pt]\ny(0)&=y_{0}.\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "For the moment, we search a general solution of (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E9",
          "content": [
            "9"
          ]
        },
        ") by assuming that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p3.m1\" alttext=\"y^{*}\\neq y_{0}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>≠</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y^{*}\\neq y_{0}"
          }
        },
        ".\nSolving separately the two equations"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex35X",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex35X.m1\" alttext=\"\\displaystyle\\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y=-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y^{*},\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y=-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y^{*},"
      }
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex35Xa",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex35Xa.m1\" alttext=\"\\displaystyle\\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y=\\frac{1}{\\alpha}g(x)y^{\\beta},\\quad\\beta\\neq\\{0,1\\},\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\frac{dy}{dx}-\\Bigl(1-\\frac{1}{\\alpha}\\Bigr)y=\\frac{1}{\\alpha}g(x)y^{\\beta},\\quad\\beta\\neq\\{0,1\\},"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "we obtain the respective solutions"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex36",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex36.m3\" alttext=\"\\displaystyle y(x)=y^{*}+k_{1}e^{(1-\\frac{1}{\\alpha})x},\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle y(x)=y^{*}+k_{1}e^{(1-\\frac{1}{\\alpha})x},"
      }
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex37",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex37.m2\" alttext=\"\\displaystyle\\begin{split}y(x)^{1-\\beta}&=e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[k_{2}+\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr],\\\\[-3.0pt]\n&\\hskip 40.00006pt\\beta\\neq\\{0,1\\}.\\end{split}\" display=\"inline\"><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\begin{split}y(x)^{1-\\beta}&=e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[k_{2}+\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr],\\\\[-3.0pt]\n&\\hskip 40.00006pt\\beta\\neq\\{0,1\\}.\\end{split}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Consequently, the solution of problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E12",
          "content": [
            "12"
          ]
        },
        "), which is also the solution of problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E9",
          "content": [
            "9"
          ]
        },
        "), takes the forms listed below."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "1. Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p4.m1\" alttext=\"y_{0}\\neq y^{*}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y_{0}\\neq y^{*}"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p4.m2\" alttext=\"\\beta\\neq\\{0,1\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\beta\\neq\\{0,1\\}"
          }
        },
        ".\nThen"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex38",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex38.m1\" alttext=\"\\begin{split}y(x)&=y^{*}+\\frac{1}{2}(y_{0}-y^{*})e^{(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\\\[-3.0pt]\n&\\qquad+e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[\\frac{1}{2}(y_{0}-y^{*})+\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr].\\end{split}\" display=\"block\"><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\begin{split}y(x)&=y^{*}+\\frac{1}{2}(y_{0}-y^{*})e^{(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\\\[-3.0pt]\n&\\qquad+e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[\\frac{1}{2}(y_{0}-y^{*})+\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr].\\end{split}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "2. Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p5.m1\" alttext=\"y_{0}=y^{*}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y_{0}=y^{*}"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p5.m2\" alttext=\"\\beta\\neq\\{0,1\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\beta\\neq\\{0,1\\}"
          }
        },
        ".\nThen"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex39",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex39.m1\" alttext=\"y(x)=y^{*}+e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr].\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "y(x)=y^{*}+e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr]."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "3. Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p6.m1\" alttext=\"y_{0}=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y_{0}=0"
          }
        },
        ", ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p6.m2\" alttext=\"y^{*}\\neq 0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y^{*}\\neq 0"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p6.m3\" alttext=\"\\beta\\neq\\{0,1\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\beta\\neq\\{0,1\\}"
          }
        },
        ".\nIn this case, note that, in order to solve the given fractional-order Cauchy problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E9",
          "content": [
            "9"
          ]
        },
        ") via an equivalent ordinary differential problem, we can simply set ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p6.m4\" alttext=\"y_{0}=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y_{0}=0"
          }
        },
        " in (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E12",
          "content": [
            "12"
          ]
        },
        ") and thus obtain the solution"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex40",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex40.m1\" alttext=\"\\begin{split}y(x)&=y^{*}-\\frac{1}{2}y^{*}e^{(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\\\[-3.0pt]\n&\\qquad+e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[-\\frac{1}{2}y^{*}+\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr].\\end{split}\" display=\"block\"><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"210%\" minsize=\"210%\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\begin{split}y(x)&=y^{*}-\\frac{1}{2}y^{*}e^{(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\\\[-3.0pt]\n&\\qquad+e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\biggl[-\\frac{1}{2}y^{*}+\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi\\biggr].\\end{split}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "4. Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p7.m1\" alttext=\"y_{0}=y^{*}=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y_{0}=y^{*}=0"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx3.SSSx1.p7.m2\" alttext=\"\\beta\\neq\\{0,1\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\beta\\neq\\{0,1\\}"
          }
        },
        ".\nThen"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex41",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex41.m1\" alttext=\"y(x)=\\frac{1-\\beta}{\\alpha}e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>α</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "y(x)=\\frac{1-\\beta}{\\alpha}e^{(1-\\beta)(1-\\frac{1}{\\alpha})x}\\int_{0}^{x}g(\\xi)e^{\\frac{1-\\beta}{\\alpha}\\xi}\\,d\\xi."
      }
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx4",
      "depth": 2,
      "content": [
        "263"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m1\" alttext=\"g\" display=\"inline\"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g"
          }
        },
        " be a real-valued ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m2\" alttext=\"C^{2}\" display=\"inline\"><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "C^{2}"
          }
        },
        "-function defined on ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m3\" alttext=\"(0,\\infty)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(0,\\infty)"
          }
        },
        ", strictly increasing, such that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m4\" alttext=\"g(x)>1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g(x)>1"
          }
        },
        " for all ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m5\" alttext=\"x\\in(0,\\infty)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\in(0,\\infty)"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m6\" alttext=\"g(2)<4\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g(2)<4"
          }
        },
        ".\nConsider the boundary value problem"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex42",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex42.m1\" alttext=\"y^{\\prime\\prime}=-g(x)y,\\quad y(0)=1,\\quad y^{\\prime}(0)=0.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "y^{\\prime\\prime}=-g(x)y,\\quad y(0)=1,\\quad y^{\\prime}(0)=0."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Prove that the solution ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m7\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        " has exactly one zero in ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m8\" alttext=\"(0,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(0,\\pi/2)"
          }
        },
        ", i.e., there exists a unique point ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m9\" alttext=\"x_{0}\\in(0,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x_{0}\\in(0,\\pi/2)"
          }
        },
        " such that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m10\" alttext=\"y(x_{0})=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x_{0})=0"
          }
        },
        ", and give a positive lower bound for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.p1.m11\" alttext=\"x_{0}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x_{0}"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx4.p2",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "Luz Roncal (BCAM – Basque Center for Applied Mathematics, Bilbao, Spain, Ikerbasque Basque Foundation for Science, Bilbao, Spain and Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, Bilbao, Spain)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx4.SSSx1",
      "depth": 3,
      "content": [
        "Solution by the proposer"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "First suppose that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m1\" alttext=\"y(x)>0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x)>0"
          }
        },
        " for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m2\" alttext=\"x\\in(0,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\in(0,\\pi/2)"
          }
        },
        ".\nThe function ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m3\" alttext=\"z(x)=\\cos x\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁡</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "z(x)=\\cos x"
          }
        },
        " is the solution to the auxiliary initial value problem"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex43",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex43.m1\" alttext=\"z^{\\prime\\prime}=-z,\\quad z(0)=1,\\quad z^{\\prime}(0)=0.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "z^{\\prime\\prime}=-z,\\quad z(0)=1,\\quad z^{\\prime}(0)=0."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Therefore,"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex44",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex44.m1\" alttext=\"y^{\\prime\\prime}z-yz^{\\prime\\prime}=(1-g(x))zy.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "y^{\\prime\\prime}z-yz^{\\prime\\prime}=(1-g(x))zy."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Integrating this equality over the interval ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m4\" alttext=\"(0,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(0,\\pi/2)"
          }
        },
        ", we obtain"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex45",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex45.m1\" alttext=\"\\begin{split}\\int_{0}^{\\pi/2}(1-g(x))zy\\,dx&=\\int_{0}^{\\pi/2}(y^{\\prime\\prime}z-yz^{\\prime\\prime})\\,dx\\\\\n&=(y^{\\prime}z-yz^{\\prime})|_{0}^{\\pi/2}=y(\\pi/2),\\end{split}\" display=\"block\"><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\" stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo rspace=\"0em\">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\begin{split}\\int_{0}^{\\pi/2}(1-g(x))zy\\,dx&=\\int_{0}^{\\pi/2}(y^{\\prime\\prime}z-yz^{\\prime\\prime})\\,dx\\\\\n&=(y^{\\prime}z-yz^{\\prime})|_{0}^{\\pi/2}=y(\\pi/2),\\end{split}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m5\" alttext=\"y(\\pi/2)\\geq 0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(\\pi/2)\\geq 0"
          }
        },
        " by the continuity of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m6\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        ".\nBut"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex46",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex46.m1\" alttext=\"(1-g(x))zy<0\\quad\\textrm{in}\\ (0,\\pi/2),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "(1-g(x))zy<0\\quad\\textrm{in}\\ (0,\\pi/2),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "so we reached a contradiction.\nThus, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m7\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        " has at least one zero in ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p1.m8\" alttext=\"(0,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(0,\\pi/2)"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Next, observe that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m1\" alttext=\"\\pi/2<2\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\pi/2<2"
          }
        },
        " and by assumption ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m2\" alttext=\"g(2)<4\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "g(2)<4"
          }
        },
        ".\nConsider the function ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m3\" alttext=\"w(x)=\\cos(2x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "w(x)=\\cos(2x)"
          }
        },
        ", which is a solution to the second auxiliary initial value problem"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex47",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex47.m1\" alttext=\"w^{\\prime\\prime}=-4w,\\quad w(0)=1,\\quad w^{\\prime}(0)=0\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "w^{\\prime\\prime}=-4w,\\quad w(0)=1,\\quad w^{\\prime}(0)=0"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and satisfies ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m4\" alttext=\"w(x)>0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "w(x)>0"
          }
        },
        " for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m5\" alttext=\"x\\in(0,\\pi/4)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\in(0,\\pi/4)"
          }
        },
        ".\nSuppose that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m6\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        " has (at least) one zero in ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m7\" alttext=\"(0,\\pi/4)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(0,\\pi/4)"
          }
        },
        ".\nDenote the smallest such zero by ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m8\" alttext=\"x_{1}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x_{1}"
          }
        },
        ".\nThen ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m9\" alttext=\"y(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x)"
          }
        },
        " is positive for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m10\" alttext=\"x\\in(0,x_{1})\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\in(0,x_{1})"
          }
        },
        " (recall that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m11\" alttext=\"y(0)=1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(0)=1"
          }
        },
        ") and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m12\" alttext=\"y(x_{1})=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x_{1})=0"
          }
        },
        "; hence ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m13\" alttext=\"y^{\\prime}(x_{1})\\leq 0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y^{\\prime}(x_{1})\\leq 0"
          }
        },
        ".\nAn argument analogous to the one above shows that"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex48",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex48.m1\" alttext=\"\\begin{split}\\int_{0}^{x_{1}}(g(x)-4)wy\\,dx&=\\int_{0}^{\\pi/2}(w^{\\prime\\prime}y-wy^{\\prime\\prime})\\,dx\\\\\n&=(w^{\\prime}y-wy^{\\prime})|_{0}^{x_{1}}=-w(x_{1})y^{\\prime}(x_{1}).\\end{split}\" display=\"block\"><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\" stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo rspace=\"0em\">∫</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\begin{split}\\int_{0}^{x_{1}}(g(x)-4)wy\\,dx&=\\int_{0}^{\\pi/2}(w^{\\prime\\prime}y-wy^{\\prime\\prime})\\,dx\\\\\n&=(w^{\\prime}y-wy^{\\prime})|_{0}^{x_{1}}=-w(x_{1})y^{\\prime}(x_{1}).\\end{split}"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Note that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m14\" alttext=\"-w(x_{1})y^{\\prime}(x_{1})\\geq 0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "-w(x_{1})y^{\\prime}(x_{1})\\geq 0"
          }
        },
        ", but the integrand ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m15\" alttext=\"(g(x)-4)wy<0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(g(x)-4)wy<0"
          }
        },
        ", so again we reached a contradiction.\nThus, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m16\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        " has no zero in ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m17\" alttext=\"(0,\\pi/4)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(0,\\pi/4)"
          }
        },
        ", so ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m18\" alttext=\"\\pi/4\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\pi/4"
          }
        },
        " is a positive lower bound for the zeros of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p2.m19\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Finally, suppose that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m1\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        " has more than one zero in ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m2\" alttext=\"(\\pi/4,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(\\pi/4,\\pi/2)"
          }
        },
        ", namely, there exist at least two points ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m3\" alttext=\"x_{2},x_{3}\\in(\\pi/4,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x_{2},x_{3}\\in(\\pi/4,\\pi/2)"
          }
        },
        " such that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m4\" alttext=\"x_{2}<x_{3}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x_{2}<x_{3}"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m5\" alttext=\"y(x_{2})=y(x_{3})=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x_{2})=y(x_{3})=0"
          }
        },
        ".\nTake the function"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex49",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex49.m1\" alttext=\"v(x)=a\\cos(2x+b),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "v(x)=a\\cos(2x+b),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m6\" alttext=\"a,b\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "a,b"
          }
        },
        " are chosen in such a way that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m7\" alttext=\"v(x_{2})=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v(x_{2})=0"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m8\" alttext=\"v(x)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v(x)"
          }
        },
        " is negative for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p3.m9\" alttext=\"x\\in(x_{2},x_{3})\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\in(x_{2},x_{3})"
          }
        },
        "; see Figure ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-F1",
          "content": [
            "1"
          ]
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Figure",
      "id": "S3-F1",
      "caption": [
        {
          "type": "Paragraph",
          "content": [
            "Assuming ",
            {
              "type": "MathFragment",
              "mathLanguage": "mathml",
              "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.F1.m3\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
              "meta": {
                "altText": "y"
              }
            },
            " has more than one zero in ",
            {
              "type": "MathFragment",
              "mathLanguage": "mathml",
              "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.F1.m4\" alttext=\"(\\pi/4,\\pi/2)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
              "meta": {
                "altText": "(\\pi/4,\\pi/2)"
              }
            }
          ]
        }
      ],
      "content": [
        {
          "type": "ImageObject",
          "contentUrl": "mag-127-vy.svg",
          "mediaType": "image/svg+xml",
          "meta": {
            "inline": false
          }
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "We have ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p4.m1\" alttext=\"v^{\\prime\\prime}=-4v\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v^{\\prime\\prime}=-4v"
          }
        },
        ", so ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p4.m2\" alttext=\"y^{\\prime\\prime}v-yv^{\\prime\\prime}=(4-g(x))yv\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y^{\\prime\\prime}v-yv^{\\prime\\prime}=(4-g(x))yv"
          }
        },
        ", which is positive on the interval ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p4.m3\" alttext=\"(x_{2},x_{3})\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "(x_{2},x_{3})"
          }
        },
        ".\nTherefore,"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex50",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex50.m1\" alttext=\"\\int_{x_{2}}^{x_{3}}(y^{\\prime\\prime}v-yv^{\\prime\\prime})\\,dx>0.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\" stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{x_{2}}^{x_{3}}(y^{\\prime\\prime}v-yv^{\\prime\\prime})\\,dx>0."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "On the other hand,"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex51",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex51.m1\" alttext=\"\\int_{x_{2}}^{x_{3}}(y^{\\prime\\prime}v-yv^{\\prime\\prime})\\,dx=(y^{\\prime}v-yv^{\\prime})|_{x_{2}}^{x_{3}}=y^{\\prime}(x_{3})v(x_{3}),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\" stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{x_{2}}^{x_{3}}(y^{\\prime\\prime}v-yv^{\\prime\\prime})\\,dx=(y^{\\prime}v-yv^{\\prime})|_{x_{2}}^{x_{3}}=y^{\\prime}(x_{3})v(x_{3}),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and the right-hand side is negative since ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p4.m4\" alttext=\"y(x_{3})=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x_{3})=0"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p4.m5\" alttext=\"y(x)<0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y(x)<0"
          }
        },
        " for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx4.SSSx1.p4.m6\" alttext=\"x\\in(x_{2},x_{3})\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x\\in(x_{2},x_{3})"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx5",
      "depth": 2,
      "content": [
        "264"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx5.p1",
      "content": [
        "We propose an interesting stochastic-source scattering problem in acoustics.\nThe stochastic nature for such problems forces us to deal with stochastic partial differential equations (SPDEs), rather than partial differential equations (PDEs) which hold for the corresponding deterministic counterparts.\nIn particular, the results of our proposed model will be applied to establish existence and uniqueness for the stochastic solution of a finite element approximation of the stochastic-source Helmholtz equation."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Consider the following approximation problem of a stochastic-source Helmholtz equation:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E13",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E13.m3\" alttext=\"\\displaystyle\\Delta u+{k^{2}}u=f\\quad\\textrm{in}\\ D,\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\Delta u+{k^{2}}u=f\\quad\\textrm{in}\\ D,"
      }
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex52",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex52.m3\" alttext=\"\\displaystyle u=0,\\quad x\\in\\partial D,\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.1389em\">∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.1389em\" rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle u=0,\\quad x\\in\\partial D,"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.p2.m1\" alttext=\"f=\\sum_{a}f_{a}H_{a}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f=\\sum_{a}f_{a}H_{a}"
          }
        },
        " is a generalized stochastic source.\nFor the stochastic problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E13",
          "content": [
            "13"
          ]
        },
        "), we use the equations"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex53",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex53.m1\" alttext=\"u=\\sum_{a}u_{a}H_{a},\\quad f=\\sum_{a}f_{a}H_{a},\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "u=\\sum_{a}u_{a}H_{a},\\quad f=\\sum_{a}f_{a}H_{a},"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and we get the collection of deterministic problems"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E14",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E14.m2\" alttext=\"\\displaystyle\\Delta u_{a}+k^{2}u_{a}=f_{a}\\quad\\textrm{in}\\ D,\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\Delta u_{a}+k^{2}u_{a}=f_{a}\\quad\\textrm{in}\\ D,"
      }
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex54",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex54.m2\" alttext=\"\\displaystyle u_{a}=0,\\quad x\\in\\partial D.\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.1389em\">∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.1389em\" rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle u_{a}=0,\\quad x\\in\\partial D."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Assume that ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.p2.m2\" alttext=\"u_{a}\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u_{a}\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        " solves problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E14",
          "content": [
            "14"
          ]
        },
        ").\nThen prove that, for all ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.p2.m3\" alttext=\"v\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        ", the solution ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.p2.m4\" alttext=\"u_{a}\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u_{a}\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        " satisfies"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex55",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex55.m1\" alttext=\"-\\int_{D}\\nabla u_{a}\\cdot\\nabla v\\,dx+\\int_{D}k^{2}u_{a}v\\,dx=\\int_{D}f_{a}v\\,dx.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">⋅</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.055em\">+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "-\\int_{D}\\nabla u_{a}\\cdot\\nabla v\\,dx+\\int_{D}k^{2}u_{a}v\\,dx=\\int_{D}f_{a}v\\,dx."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "George Kanakoudis, Konstantinos G. Lallas and Vassilios Sevroglou (Department of Statistics and Insurance Science, University of Piraeus, Greece)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx5.SSSx1",
      "depth": 3,
      "content": [
        "Solution by the proposers"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx5.SSSx1.p1",
      "content": [
        "We decompose our problem into a hierarchy of deterministic evolution (BVPs), and we give their corresponding variational formulations."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "For ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m1\" alttext=\"\\lvert a\\rvert=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\lvert a\\rvert=0"
          }
        },
        ", we get"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E15",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E15.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} \\Delta u_{0}+k^{2}u_{0}&=f_{0}&&\\quad\\textrm{in}\\ D,\\\\\nu_{0}&=0&&\\quad\\textrm{on}\\ \\partial D.\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>on</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} \\Delta u_{0}+k^{2}u_{0}&=f_{0}&&\\quad\\textrm{in}\\ D,\\\\\nu_{0}&=0&&\\quad\\textrm{on}\\ \\partial D.\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The estimation of a solution of problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E15",
          "content": [
            "15"
          ]
        },
        ") is"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex56",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex56.m1\" alttext=\"\\lVert u_{0}\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{0}\\lVert f_{0}\\rVert_{L^{2}(D)}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\lVert u_{0}\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{0}\\lVert f_{0}\\rVert_{L^{2}(D)}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "For ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m2\" alttext=\"\\lvert a\\rvert=1\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\lvert a\\rvert=1"
          }
        },
        ", we get"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E16",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E16.m2\" alttext=\"\\displaystyle\\Delta u_{1}+k^{2}u_{1}=f_{1}\\quad\\textrm{in}\\ D,\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\Delta u_{1}+k^{2}u_{1}=f_{1}\\quad\\textrm{in}\\ D,"
      }
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex57",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex57.m2\" alttext=\"\\displaystyle u_{1}=0\\quad\\textrm{on}\\ \\partial D.\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=\"1em\"/><mml:mrow><mml:mtext>on</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle u_{1}=0\\quad\\textrm{on}\\ \\partial D."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "We take an arbitrary ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m3\" alttext=\"v\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        " and multiply equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E16",
          "content": [
            "16"
          ]
        },
        ") by ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m4\" alttext=\"v\" display=\"inline\"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v"
          }
        },
        ".\nThen we get\n"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E17",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E17.m1\" alttext=\"(\\Delta u_{1})v+k^{2}u_{1}v=f_{1}v\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "(\\Delta u_{1})v+k^{2}u_{1}v=f_{1}v"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and integrate over ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m5\" alttext=\"D\" display=\"inline\"><mml:mi>D</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "D"
          }
        },
        ".\nEvery term is integrable since ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m6\" alttext=\"u_{a}\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u_{a}\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        ", and hence we have ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m7\" alttext=\"\\Delta u_{1}\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\Delta u_{1}\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m8\" alttext=\"v\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        ", so"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex58",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex58.m1\" alttext=\"(\\Delta u_{1})v\\in H_{0}^{1}(D),\\quad k^{2}\\in L^{\\infty}(D),\\quad u_{1}\\in H_{0}^{1}(D),\\quad v\\in H_{0}^{1}(D).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "(\\Delta u_{1})v\\in H_{0}^{1}(D),\\quad k^{2}\\in L^{\\infty}(D),\\quad u_{1}\\in H_{0}^{1}(D),\\quad v\\in H_{0}^{1}(D)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Therefore, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m9\" alttext=\"k^{2}u_{1}v\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "k^{2}u_{1}v\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        " and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m10\" alttext=\"f_{1}\\in L^{2}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f_{1}\\in L^{2}(D)"
          }
        },
        ", so ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m11\" alttext=\"f_{1}v\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "f_{1}v\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        ".\nWe obtain"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex59",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex59.m1\" alttext=\"\\int_{D}(\\Delta u_{1})v\\,dx+\\int_{D}k^{2}u_{1}v\\,dx=\\int_{D}f_{1}v\\,dx.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\" stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.055em\">+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{D}(\\Delta u_{1})v\\,dx+\\int_{D}k^{2}u_{1}v\\,dx=\\int_{D}f_{1}v\\,dx."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "We use Green’s formula according to which"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex60",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex60.m1\" alttext=\"\\int_{D}(\\Delta u_{1})v\\,dx=-\\int_{D}\\nabla u_{1}\\cdot\\nabla v\\,dx+\\int_{\\partial D}\\gamma_{1}(u_{1})\\gamma_{0}(v)\\,d\\Gamma\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\" stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">⋅</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.055em\">+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">Γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\int_{D}(\\Delta u_{1})v\\,dx=-\\int_{D}\\nabla u_{1}\\cdot\\nabla v\\,dx+\\int_{\\partial D}\\gamma_{1}(u_{1})\\gamma_{0}(v)\\,d\\Gamma"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "since ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m12\" alttext=\"v\\in H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "v\\in H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        " is equivalent to ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p2.m13\" alttext=\"\\gamma_{0}(v)=0\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\gamma_{0}(v)=0"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Let ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m1\" alttext=\"H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        " be a stochastic Hilbert space.\nIf we now assume the bilinear form on ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m2\" alttext=\"H_{0}^{1}(D)\\times H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.055em\" stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.222em\">×</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "H_{0}^{1}(D)\\times H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        ","
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex61",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex61.m1\" alttext=\"a(u_{1},v)=\\int_{D}(-\\nabla u_{1}\\cdot\\nabla v+k^{2}u_{1}v)\\,dx,\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo rspace=\"0em\">∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">−</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">⋅</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "a(u_{1},v)=\\int_{D}(-\\nabla u_{1}\\cdot\\nabla v+k^{2}u_{1}v)\\,dx,"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and the linear functional on ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m3\" alttext=\"H_{0}^{1}(D)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "H_{0}^{1}(D)"
          }
        },
        ","
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex62",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex62.m1\" alttext=\"\\ell(v)=\\int_{D}f_{1}v\\,dx,\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">ℓ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.170em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">𝑑</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\ell(v)=\\int_{D}f_{1}v\\,dx,"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "then the variational formulation of problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E17",
          "content": [
            "17"
          ]
        },
        ") is"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E18",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E18.m1\" alttext=\"a(u_{1},v)=\\ell(v)\\quad\\forall v\\in H_{0}^{1}(D).\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">ℓ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width=\"1.167em\"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∀</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "a(u_{1},v)=\\ell(v)\\quad\\forall v\\in H_{0}^{1}(D)."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The estimation of a solution of problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E18",
          "content": [
            "18"
          ]
        },
        ") is"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex63",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex63.m1\" alttext=\"\\lVert u_{1}\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{1}\\lVert f_{1}\\rVert_{L^{2}(D)}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\lVert u_{1}\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{1}\\lVert f_{1}\\rVert_{L^{2}(D)}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "For ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m4\" alttext=\"\\lvert a\\rvert=n\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\lvert a\\rvert=n"
          }
        },
        ", we get"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E19",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E19.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} \\Delta u_{n}+k^{2}u_{n}&=f_{n}&&\\quad\\textrm{in}\\ D,\\\\\nu_{n}&=0&&\\quad\\textrm{on}\\ \\partial D.\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant=\"normal\">Δ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>on</mml:mtext><mml:mo lspace=\"0.500em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} \\Delta u_{n}+k^{2}u_{n}&=f_{n}&&\\quad\\textrm{in}\\ D,\\\\\nu_{n}&=0&&\\quad\\textrm{on}\\ \\partial D.\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The estimation of a solution of problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E19",
          "content": [
            "19"
          ]
        },
        ") is"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex64",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex64.m1\" alttext=\"\\lVert u_{n}\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{n}\\lVert f_{n}\\rVert_{L^{2}(D)}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\lVert u_{n}\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{n}\\lVert f_{n}\\rVert_{L^{2}(D)}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Via the above variational formulations and taking into account ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m5\" alttext=\"u=\\sum_{a}u_{a}H_{a}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u=\\sum_{a}u_{a}H_{a}"
          }
        },
        ", we can prove that the solution ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m6\" alttext=\"u\" display=\"inline\"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u"
          }
        },
        " of the stochastic boundary value problem (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E13",
          "content": [
            "13"
          ]
        },
        ") satisfies the following inequality:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex65",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex65.m1\" alttext=\"\\lVert u\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{0}\\lVert f_{0}\\rVert_{L^{2}(D)}+c_{1}\\lVert f_{1}\\rVert_{L^{2}(D)}+\\cdots+c_{n}\\lVert f_{n}\\rVert_{L^{2}(D)},\\\\\n\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">⋯</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo lspace=\"0em\">⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence=\"true\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo fence=\"true\" lspace=\"0em\" rspace=\"0em\">∥</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\lVert u\\rVert_{H^{1}(D)}\\leq c_{0}\\lVert f_{0}\\rVert_{L^{2}(D)}+c_{1}\\lVert f_{1}\\rVert_{L^{2}(D)}+\\cdots+c_{n}\\lVert f_{n}\\rVert_{L^{2}(D)},\\\\\n"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m7\" alttext=\"c_{i}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "c_{i}"
          }
        },
        ", ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m8\" alttext=\"i=0,1,\\ldots,n\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "i=0,1,\\ldots,n"
          }
        },
        ", are considered to be in agreement with appropriate built-in weights.\nThe solution ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m9\" alttext=\"u\" display=\"inline\"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u"
          }
        },
        " belongs to the space ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m10\" alttext=\"\\{H^{1}(D),\\Omega,F,\\mu\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">Ω</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\{H^{1}(D),\\Omega,F,\\mu\\}"
          }
        },
        " which is a stochastic Hilbert space with ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m11\" alttext=\"\\mu\" display=\"inline\"><mml:mi>μ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mu"
          }
        },
        " the probability measure defined by ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx5.SSSx1.p3.m12\" alttext=\"H_{a}(\\omega)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ω</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "H_{a}(\\omega)"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx6",
      "depth": 2,
      "content": [
        "265"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "For a Newtonian incompressible fluid, the Navier–Stokes momentum equation, in vector form, reads [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "biba-bib4",
          "content": [
            "4"
          ]
        },
        "]"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E20X",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E20X.m1\" alttext=\"\\displaystyle\\rho\\Bigl(\\frac{\\partial\\mathbf{u}}{\\partial t}+\\mathbf{u}\\cdot\\nabla\\mathbf{u}\\Bigr)=-\\nabla p+\\mu\\nabla^{2}\\mathbf{u}+\\mathbf{F},\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle=\"true\"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>𝐮</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">⋅</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">−</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>𝐅</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\rho\\Bigl(\\frac{\\partial\\mathbf{u}}{\\partial t}+\\mathbf{u}\\cdot\\nabla\\mathbf{u}\\Bigr)=-\\nabla p+\\mu\\nabla^{2}\\mathbf{u}+\\mathbf{F},"
      }
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E20Xa",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E20Xa.m1\" alttext=\"\\displaystyle\\mathbf{u}=\\mathbf{u}(\\mathbf{x},t),\\quad\\mathbf{u}\\colon\\mathbf{R}^{n}\\times(0,\\infty)\\to\\mathbf{R}^{n}.\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>𝐮</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>𝐮</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>𝐱</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0.278em\" rspace=\"0.278em\">:</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>𝐑</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">×</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">∞</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">→</mml:mo><mml:msup><mml:mi>𝐑</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\displaystyle\\mathbf{u}=\\mathbf{u}(\\mathbf{x},t),\\quad\\mathbf{u}\\colon\\mathbf{R}^{n}\\times(0,\\infty)\\to\\mathbf{R}^{n}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Here, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p1.m1\" alttext=\"\\rho\" display=\"inline\"><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\rho"
          }
        },
        " is the fluid density, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p1.m2\" alttext=\"\\mathbf{u}\" display=\"inline\"><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mathbf{u}"
          }
        },
        " is the velocity vector field, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p1.m3\" alttext=\"p\" display=\"inline\"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "p"
          }
        },
        " is the pressure, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p1.m4\" alttext=\"\\mu\" display=\"inline\"><mml:mi>μ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mu"
          }
        },
        " is the viscosity, and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p1.m5\" alttext=\"\\mathbf{F}\" display=\"inline\"><mml:mi>𝐅</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mathbf{F}"
          }
        },
        " is an external force field."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(i) Assuming that both the pressure drop ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p2.m1\" alttext=\"\\nabla p\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\nabla p"
          }
        },
        " and the external field ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p2.m2\" alttext=\"\\mathbf{F}\" display=\"inline\"><mml:mi>𝐅</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mathbf{F}"
          }
        },
        " are negligible, it is easy to show that equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E20",
          "content": [
            "20"
          ]
        },
        ") reduces to"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E21",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E21.m1\" alttext=\"\\frac{\\partial\\mathbf{u}}{\\partial t}+\\mathbf{u}\\cdot\\nabla\\mathbf{u}=\\nu\\nabla^{2}\\mathbf{u},\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>𝐮</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">⋅</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\frac{\\partial\\mathbf{u}}{\\partial t}+\\mathbf{u}\\cdot\\nabla\\mathbf{u}=\\nu\\nabla^{2}\\mathbf{u},"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and finally to equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E22",
          "content": [
            "22"
          ]
        },
        "), where ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.p2.m3\" alttext=\"\\nu=\\frac{\\mu}{\\rho}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\nu=\\frac{\\mu}{\\rho}"
          }
        },
        " is the so-called kinematic viscosity [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "biba-bib5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        "]."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "(ii) Regarding the one-dimensional viscous Burgers equation\n"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E22",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E22.m1\" alttext=\"\\frac{\\partial u}{\\partial t}+u\\frac{\\partial u}{\\partial x}=\\nu\\frac{\\partial^{2}u}{\\partial x^{2}},\\quad u=u(x,t),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\frac{\\partial u}{\\partial t}+u\\frac{\\partial u}{\\partial x}=\\nu\\frac{\\partial^{2}u}{\\partial x^{2}},\\quad u=u(x,t),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "prove that an analytical solution can be obtained by means of the Tanh Method [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "biba-bib2",
          "content": [
            "2"
          ]
        },
        ", ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "biba-bib3",
          "content": [
            "3"
          ]
        },
        ", ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "biba-bib5",
          "content": [
            "5"
          ]
        },
        "] as"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex66",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex66.m1\" alttext=\"u(x,t)=\\lambda\\Bigl[1-\\operatorname{tanh}\\Bigl(\\frac{\\lambda}{2\\nu}(x-\\lambda t)\\Bigr)\\Bigr],\\quad\\lambda>0.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>tanh</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "u(x,t)=\\lambda\\Bigl[1-\\operatorname{tanh}\\Bigl(\\frac{\\lambda}{2\\nu}(x-\\lambda t)\\Bigr)\\Bigr],\\quad\\lambda>0."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "M. A. Xenos and A. C. Felias (Department of Mathematics, University of Ioannina, Greece)"
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Heading",
      "id": "S3.SSx6.SSSx1",
      "depth": 3,
      "content": [
        "Solution by the proposers"
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Notice that, for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m1\" alttext=\"\\nabla p=\\mathbf{F}=\\mathbf{0}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>𝐅</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>𝟎</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\nabla p=\\mathbf{F}=\\mathbf{0}"
          }
        },
        ", equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E20",
          "content": [
            "20"
          ]
        },
        ") becomes"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E23",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E23.m1\" alttext=\"\\rho\\Bigl(\\frac{\\partial\\mathbf{u}}{\\partial t}+\\mathbf{u}\\cdot\\nabla\\mathbf{u}\\Bigr)=\\mu\\nabla^{2}\\mathbf{u}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0em\">∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>𝐮</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.222em\" rspace=\"0.222em\">⋅</mml:mo><mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mo rspace=\"0.167em\">∇</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>𝐮</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\rho\\Bigl(\\frac{\\partial\\mathbf{u}}{\\partial t}+\\mathbf{u}\\cdot\\nabla\\mathbf{u}\\Bigr)=\\mu\\nabla^{2}\\mathbf{u}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Since, for an incompressible fluid, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m2\" alttext=\"\\rho\" display=\"inline\"><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\rho"
          }
        },
        " is a nonzero constant, one can divide both sides of equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E23",
          "content": [
            "23"
          ]
        },
        ") by ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m3\" alttext=\"\\rho\" display=\"inline\"><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\rho"
          }
        },
        " and thus obtain equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E21",
          "content": [
            "21"
          ]
        },
        ").\nNow consider the motion of a one-dimensional viscous fluid with fluid velocity ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m4\" alttext=\"u\" display=\"inline\"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u"
          }
        },
        " along the ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m5\" alttext=\"x\" display=\"inline\"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "x"
          }
        },
        "-axis as time passes, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m6\" alttext=\"u=u(x,t)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u=u(x,t)"
          }
        },
        ".\nIn this case, equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E21",
          "content": [
            "21"
          ]
        },
        ") transforms into equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E22",
          "content": [
            "22"
          ]
        },
        ").\nIntroduce the transformation of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m7\" alttext=\"u\" display=\"inline\"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u"
          }
        },
        " given by"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E24",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E24.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} u(x,t)&=u(\\zeta),\\\\\n\\zeta&=\\mu(x-\\lambda t),\\quad\\mu>0,\\,\\lambda\\neq 0,\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.337em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} u(x,t)&=u(\\zeta),\\\\\n\\zeta&=\\mu(x-\\lambda t),\\quad\\mu>0,\\,\\lambda\\neq 0,\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "with ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m8\" alttext=\"\\mu\" display=\"inline\"><mml:mi>μ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mu"
          }
        },
        " representing the wave number and ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m9\" alttext=\"\\lambda\" display=\"inline\"><mml:mi>λ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\lambda"
          }
        },
        " the velocity.\nThen transformation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E24",
          "content": [
            "24"
          ]
        },
        ") reduces equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E22",
          "content": [
            "22"
          ]
        },
        ") to the following ODE for ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p1.m10\" alttext=\"u(\\zeta)\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "u(\\zeta)"
          }
        },
        ":"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E25",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E25.m1\" alttext=\"-\\lambda u^{\\prime}(\\zeta)+u(\\zeta)u^{\\prime}(\\zeta)-\\nu\\mu u^{\\prime\\prime}(\\zeta)=0.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "-\\lambda u^{\\prime}(\\zeta)+u(\\zeta)u^{\\prime}(\\zeta)-\\nu\\mu u^{\\prime\\prime}(\\zeta)=0."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Integrating equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E25",
          "content": [
            "25"
          ]
        },
        ") and taking the integration constant to be zero, we obtain"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E26",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E26.m1\" alttext=\"-\\lambda u(\\zeta)+\\frac{1}{2}u^{2}(\\zeta)-\\nu\\mu u^{\\prime}(\\zeta)=0.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "-\\lambda u(\\zeta)+\\frac{1}{2}u^{2}(\\zeta)-\\nu\\mu u^{\\prime}(\\zeta)=0."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "The idea behind the Tanh method uses a key property of the functional derivatives all being written in terms of the Tanh function [",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "biba-bib2",
          "content": [
            "2"
          ]
        },
        ", ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "biba-bib3",
          "content": [
            "3"
          ]
        },
        "].\nThe following identity is used:"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E27",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E27.m1\" alttext=\"\\textrm{sech}^{2}\\zeta=1-\\tanh^{2}\\zeta,\\quad\\zeta\\in\\mathbb{R}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>sech</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>tanh</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁡</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mi>ℝ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\textrm{sech}^{2}\\zeta=1-\\tanh^{2}\\zeta,\\quad\\zeta\\in\\mathbb{R}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "This transforms equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E25",
          "content": [
            "25"
          ]
        },
        ") into a polynomial equation for successive powers of the Tanh function.\nIntroducing the new variable"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E28",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E28.m1\" alttext=\"y=\\tanh{\\zeta},\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>tanh</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁡</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "y=\\tanh{\\zeta},"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "solution(s) can be sought in the form"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E29",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E29.m1\" alttext=\"u(y)=\\sum_{n=0}^{N}a_{n}y^{n}.\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo rspace=\"0.111em\">=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits=\"false\">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "u(y)=\\sum_{n=0}^{N}a_{n}y^{n}."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Chain differentiation yields"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E30",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E30.m1\" alttext=\"\\begin{split}\\frac{d}{d\\zeta}&=\\frac{d}{dy}\\frac{dy}{d\\zeta}=\\textrm{sech}^{2}\\zeta\\frac{d}{dy}\\\\\n&\\underset{(30)}{=}(1-\\textrm{tanh}^{2}\\zeta)\\frac{d}{dy}\\underset{(31)}{=}(1-y^{2})\\frac{d}{dy}.\\end{split}\" display=\"block\"><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>sech</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:munder accentunder=\"true\"><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>30</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>tanh</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:munder accentunder=\"true\"><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mn>31</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\begin{split}\\frac{d}{d\\zeta}&=\\frac{d}{dy}\\frac{dy}{d\\zeta}=\\textrm{sech}^{2}\\zeta\\frac{d}{dy}\\\\\n&\\underset{(30)}{=}(1-\\textrm{tanh}^{2}\\zeta)\\frac{d}{dy}\\underset{(31)}{=}(1-y^{2})\\frac{d}{dy}.\\end{split}"
      }
    },
    {
      "type": "Figure",
      "id": "S3-F2",
      "caption": [
        {
          "type": "Paragraph",
          "content": [
            "Different right-moving, kink-shaped solutions of the viscous Burgers equation, for ",
            {
              "type": "MathFragment",
              "mathLanguage": "mathml",
              "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.F2.m5\" alttext=\"\\nu\\in\\{0.05,0.2,0.5,1\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
              "meta": {
                "altText": "\\nu\\in\\{0.05,0.2,0.5,1\\}"
              }
            },
            " and ",
            {
              "type": "MathFragment",
              "mathLanguage": "mathml",
              "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.F2.m6\" alttext=\"\\lambda=0.5\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow></mml:math>",
              "meta": {
                "altText": "\\lambda=0.5"
              }
            },
            ", on the interval ",
            {
              "type": "MathFragment",
              "mathLanguage": "mathml",
              "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.F2.m7\" alttext=\"x\\in[-10,10]\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
              "meta": {
                "altText": "x\\in[-10,10]"
              }
            },
            " and with ",
            {
              "type": "MathFragment",
              "mathLanguage": "mathml",
              "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.F2.m8\" alttext=\"t\\in\\{0,5\\}\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo stretchy=\"false\">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
              "meta": {
                "altText": "t\\in\\{0,5\\}"
              }
            },
            ".\nSmall viscosity effects lead to a steeper waveform, whereas larger viscosity effects lead to smoother and wider waveforms."
          ]
        }
      ],
      "content": [
        {
          "type": "ImageObject",
          "contentUrl": "mag-127-tanhburg.png",
          "mediaType": "image/png",
          "meta": {
            "inline": false
          }
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx6.SSSx1.p2",
      "content": [
        "The positive integer value of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p2.m1\" alttext=\"N\" display=\"inline\"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "N"
          }
        },
        " is determined after substituting expressions (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E29",
          "content": [
            "29"
          ]
        },
        ") and (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E30",
          "content": [
            "30"
          ]
        },
        ") into equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E26",
          "content": [
            "26"
          ]
        },
        ") and balancing the resulting highest-order terms."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx6.SSSx1.p3",
      "content": [
        "Once ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p3.m1\" alttext=\"N\" display=\"inline\"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "N"
          }
        },
        " is determined, substituting expression (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E29",
          "content": [
            "29"
          ]
        },
        ") in equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E26",
          "content": [
            "26"
          ]
        },
        "), one obtains an algebraic system for the coefficients ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p3.m2\" alttext=\"a_{n}\" display=\"inline\"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "a_{n}"
          }
        },
        ", ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p3.m3\" alttext=\"n=0,1,\\ldots,N\" display=\"inline\"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant=\"normal\">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "n=0,1,\\ldots,N"
          }
        },
        ".\nDepending on the problem under consideration, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p3.m4\" alttext=\"\\mu\" display=\"inline\"><mml:mi>μ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mu"
          }
        },
        " is either determined or not, while ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p3.m5\" alttext=\"\\lambda\" display=\"inline\"><mml:mi>λ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\lambda"
          }
        },
        " is always a function of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p3.m6\" alttext=\"\\mu\" display=\"inline\"><mml:mi>μ</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\mu"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "In the present case, ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p4.m1\" alttext=\"N\" display=\"inline\"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "N"
          }
        },
        " is found to be equal to ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p4.m2\" alttext=\"1\" display=\"inline\"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "1"
          }
        },
        "; hence substituting expression (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E29",
          "content": [
            "29"
          ]
        },
        ") in equation (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E26",
          "content": [
            "26"
          ]
        },
        ") and setting the coefficients of the like powers of ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p4.m3\" alttext=\"y\" display=\"inline\"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "y"
          }
        },
        " equal to zero leads to the algebraic system"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex67",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex67.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} \\frac{a_{1}^{2}}{2}+a_{1}\\nu\\mu&=0,\\\\\na_{0}a_{1}-a_{1}\\lambda&=0,\\\\\n\\frac{\\smash[t]{a_{0}^{2}}}{2}-a_{0}\\lambda-a_{1}\\nu\\mu&=0,\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} \\frac{a_{1}^{2}}{2}+a_{1}\\nu\\mu&=0,\\\\\na_{0}a_{1}-a_{1}\\lambda&=0,\\\\\n\\frac{\\smash[t]{a_{0}^{2}}}{2}-a_{0}\\lambda-a_{1}\\nu\\mu&=0,\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "the solution of which is"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.E31",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.E31.m1\" alttext=\"\\left\\{\\begin{aligned} \\mu&=\\frac{\\lambda}{2\\nu},\\quad\\lambda>0,\\\\\na_{0}&=\\lambda,\\\\\na_{1}&=-\\lambda.\\end{aligned}\\right.\" class=\"ltx_math_unparsed\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnspacing=\"0pt\" displaystyle=\"true\" rowspacing=\"0pt\"><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo rspace=\"1.167em\">,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd class=\"ltx_align_right\" columnalign=\"right\"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd class=\"ltx_align_left\" columnalign=\"left\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "\\left\\{\\begin{aligned} \\mu&=\\frac{\\lambda}{2\\nu},\\quad\\lambda>0,\\\\\na_{0}&=\\lambda,\\\\\na_{1}&=-\\lambda.\\end{aligned}\\right."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "Combining (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E31",
          "content": [
            "31"
          ]
        },
        ") and (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E29",
          "content": [
            "29"
          ]
        },
        ") and using expression (",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-E28",
          "content": [
            "28"
          ]
        },
        "), one obtains"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex68",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex68.m1\" alttext=\"u(\\zeta)=\\lambda(1-\\operatorname{Tanh}\\zeta),\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>Tanh</mml:mi><mml:mo lspace=\"0.167em\">⁡</mml:mo><mml:mi>ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "u(\\zeta)=\\lambda(1-\\operatorname{Tanh}\\zeta),"
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "content": [
        "and finally"
      ]
    },
    {
      "type": "MathBlock",
      "id": "S3.Ex69",
      "mathLanguage": "mathml",
      "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.Ex69.m1\" alttext=\"u(x,t)=\\lambda\\Bigl[1-\\operatorname{Tanh}\\Bigl(\\frac{\\lambda}{2\\nu}(x-\\lambda t)\\Bigr)\\Bigr].\" display=\"block\"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>Tanh</mml:mi><mml:mo>⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mo>⁢</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo maxsize=\"160%\" minsize=\"160%\">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo lspace=\"0em\">.</mml:mo></mml:mrow></mml:math>",
      "meta": {
        "altText": "u(x,t)=\\lambda\\Bigl[1-\\operatorname{Tanh}\\Bigl(\\frac{\\lambda}{2\\nu}(x-\\lambda t)\\Bigr)\\Bigr]."
      }
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "S3.SSx6.SSSx1.p5",
      "content": [
        "Figure ",
        {
          "type": "Cite",
          "target": "S3-F2",
          "content": [
            "2"
          ]
        },
        " displays right-moving analytical solutions of the viscous Burgers equation for different values of the kinematic viscosity ",
        {
          "type": "MathFragment",
          "mathLanguage": "mathml",
          "text": "<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" id=\"S3.SSx6.SSSx1.p5.m1\" alttext=\"\\nu\" display=\"inline\"><mml:mi>ν</mml:mi></mml:math>",
          "meta": {
            "altText": "\\nu"
          }
        },
        "."
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "p2",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "We wait to receive your solutions to the proposed problems and ideas on the open problems.\nSend your solutions to Michael Th. Rassias by email to ",
            {
              "type": "Link",
              "target": "mailto:mthrassias@yahoo.com",
              "content": [
                "mthrassias@yahoo.com"
              ]
            },
            "."
          ]
        }
      ]
    },
    {
      "type": "Paragraph",
      "id": "p3",
      "content": [
        {
          "type": "Emphasis",
          "content": [
            "We also solicit your new problems with their solutions for the next “Solved and unsolved problems” column, which will be devoted to ",
            {
              "type": "Emphasis",
              "content": [
                "Probability Theory"
              ]
            },
            "."
          ]
        }
      ]
    }
  ]
}