<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Appl. Math. Stat.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Appl. Math. Stat.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-4687</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2024.1501271</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Applied Mathematics and Statistics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A robust, exponentially fitted higher-order numerical method for a two-parameter singularly perturbed boundary value problem</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Agmas</surname> <given-names>Adisie Fenta</given-names></name>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-review-editing/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Gelu</surname> <given-names>Fasika Wondimu</given-names></name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/2851811/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-review-editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Fino</surname> <given-names>Meselech Chima</given-names></name>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-review-editing/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff><institution>Department of Mathematics, Dilla University</institution>, <addr-line>Dilla</addr-line>, <country>Ethiopia</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Tariku Birabasa Mekonnen, Wollega University, Ethiopia</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Yusif Gasimov, Azerbaijan University, Azerbaijan</p>
<p>Vikas Gupta, LNM Institute of Information Technology, India</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Fasika Wondimu Gelu <email>Ruhamatadufasi22&#x00040;gmail.com</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>07</day>
<month>01</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>1501271</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>24</day>
<month>09</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>04</day>
<month>12</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2025 Agmas, Gelu and Fino.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Agmas, Gelu and Fino</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>This study constructs a robust higher-order fitted operator finite difference method for a two-parameter singularly perturbed boundary value problem. The derivatives in the governing ordinary differential equation are substituted by second-order central finite difference approximations, after which the fitting parameter is introduced and determined. The resulting system of linear equations may then be solved using the Thomas method. The stability, consistency, and convergence of the current method have been thoroughly validated. To enhance accuracy and achieve a higher-order numerical solution, a post-processing technique was employed to upgrade the method from second-order to fourth-order convergence. Finally, three test examples were used to confirm the method&#x00027;s appropriateness. The numerical results demonstrate that the proposed technique is stable, consistent, and produces a higher-order numerical solution than the existing ones in the literature.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>an exponentially fitted</kwd>
<kwd>higher order method</kwd>
<kwd>two parameters</kwd>
<kwd>post-processing technique</kwd>
<kwd>twin boundary layers</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="6"/>
<table-count count="3"/>
<equation-count count="56"/>
<ref-count count="40"/>
<page-count count="11"/>
<word-count count="5117"/>
</counts>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Numerical Analysis and Scientific Computation</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Singularly perturbed differential equations involve the highest-order derivative term being multiplied by a small perturbation parameter, &#x003B5;. In the context of singularly perturbed problems, differential equations with two small parameters affecting the diffusion and convection terms are intriguing areas of research. The main purpose of this study is to obtain a robust higher-order numerical method to solve a two-parameter singularly perturbed boundary value problem. Find &#x003A5; such that</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M1"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>subject to the boundary conditions</p>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M2"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003B5;(0 &#x0003C; &#x003B5; &#x0226A; 1) and &#x003BC;(0 &#x0003C; &#x003BC; &#x0226A; 1) are the small parameters that make the differential equation singularly perturbed. Let us assume the functions <italic>a</italic>(&#x003B8;), <italic>b</italic>(&#x003B8;) and <italic>f</italic>(&#x003B8;) are sufficiently smooth and bounded to ensure the existence of a unique solution. Assume that there exist constants &#x003B1;, &#x003B2; and &#x003B6; independent of &#x003B5; and &#x003BC; such that for any &#x003B8; &#x0003D; [0, 1] the conditions,</p>
<disp-formula id="E3a"><mml:math id="M3"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>&#x003B6;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>hold for some constant &#x003B1;, &#x003B2; and &#x003B6;. Assume <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. When &#x003BC; &#x0003D; 1, <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> is reduced to the singularly perturbed convection-diffusion boundary value problem. When &#x003BC; &#x0003D; 0, <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> reduces to a well-known singularly perturbed reaction-diffusion boundary value problem. The mathematical model for the kind of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> often arises in chemical reactor theory [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>], transport phenomena in chemistry and biology [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>], and lubrication theory [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. The nature of the two-parameter problem was asymptotically examined by O&#x00027;Malley [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], where the ratio of &#x003BC; to &#x003B5; has significant role in the solution. For this problem, two boundary layers occur at &#x003B8; &#x0003D; 0 and &#x003B8; &#x0003D; 1. Because of the presence of these layers, some standard numerical methods in Lodhi et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>], Kambampati et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], Pandit and Kumar [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], Khandelwal and Khan [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] are applied to a uniform mesh, which provides an oscillatory numerical solution. Consequently, considerable attention has been devoted to using non-uniform meshes to solve two-parameter singularly perturbed boundary value problems, as discussed in works by O&#x00027;Riordan and Pickett [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], Roos and Uzelac [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], Kadalbajoo and Yadaw [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], Kadalbajoo and Jha [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], Brdar and Zarin [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], Luo et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], Brdar and Zarin [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], Padmaja et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], Andisso and Duressa [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>], Lin&#x000DF; and Roos [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], Cheng [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>], Zhang and Lv [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], Valarmathi and Ramanujam [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], Patidar [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] to solve two-parameter singularly perturbed boundary value problems. The majority of the previously developed methods to solve the problem at hand are less accurate and of lower order. Inspired by this, the goal of this study is to offer a high order and more accurate fitted operator method with the help of post-processing technique to solve the considered problem. Because of the presence of boundary layer in the solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>, devising a higher-order convergent numerical method is a big challenge. In this study, we apply the well-known post-processing technique of Richardson extrapolation method to obtain fourth order uniformly convergent numerical solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>. The present approach yields a more accurate solution in terms of maximum absolute errors than previous approaches found in the literature.</p>
<p>Some robust numerical methods for one-parameter and two-parameter singularly perturbed problems in studies by Hassen and Duressa [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], Mohye et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>], Tesfaye et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], Cheru et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>], Daba et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], Gupta et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], singularly perturbed turning point problem in Gupta et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], time-fractional singularly perturbed convection-diffusion problem [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], singularly perturbed problems with spatio-time delays the study by Ejere et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] and singularly perturbed problems Burger-Huxley problem in the study by Daba and Duressa [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>] and Derzie et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>]. Some methods are employed studies by Li et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>], El Ahmadi et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], Nachaoui [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>], Mardanov et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>] to solve different types of differential equations.</p>
<p>The remaining part of the article is arranged as follows: In Section 2, we have provided a brief description of the present method for the numerical solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>. The convergence analysis of the method is presented in Section 3. Section 4 presents the numerical results, and comparisons are made with other existing methods. Finally, the conclusion is provided at the end of the article in Section 5.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 The continuous problem</title>
<p>In this section, we provide a priori bounds for the solution and its corresponding derivatives. The governing problem in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref> exhibits twin boundary layers with different layer widths depending on the relation between the values of &#x003B5; and &#x003BC;. If &#x003B1;&#x003BC;<sup>2</sup> &#x02264; &#x003B4;&#x003B5;, then the reduced problem corresponding to <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref> is given by</p>
<disp-formula id="E4a"><mml:math id="M5"><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, the boundary layers are expected near &#x003B8; &#x0003D; 0 and &#x003B8; &#x0003D; 1, with a width of <inline-formula><mml:math id="M6"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if &#x003A5;<sub>0</sub>(0) &#x02260; &#x003B3;<sub>0</sub> and &#x003A5;<sub>0</sub>(1) &#x02260; &#x003B3;<sub>1</sub>. If &#x003B1;&#x003BC;<sup>2</sup> &#x02265; &#x003B4;&#x003B5;, then the reduced problem corresponding to <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref> is given by</p>
<disp-formula id="E5a"><mml:math id="M7"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="right" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, the boundary layer of width <italic>O</italic>(&#x003B5;/&#x003BC;) is expected in the right neighborhood of &#x003B8; &#x0003D; 0 if &#x003A5;<sub>&#x003BC;</sub>(0) &#x02260; &#x003B3;<sub>0</sub> and the boundary layer of width <italic>O</italic>(&#x003BC;) is expected in the left neighborhood of &#x003B8; &#x0003D; 1 if &#x003A5;<sub>&#x003BC;</sub>(1) &#x02260; &#x003B3;<sub>1</sub>. The assumptions given for <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref> ensure that the differential operator &#x003A0;<sub>&#x003B5;, &#x003BC;</sub> satisfies the following maximum principle.</p>
<p>Lemma 1. Let &#x003D6;(&#x003B8;) be a smooth function such that &#x003D6;(0) &#x02265; 0 and &#x003D6;(1) &#x02265; 0. If &#x003A0;<sub>&#x003B5;,&#x003BC;</sub> &#x003D6;(&#x003B8;) &#x02265; 0, for &#x003B8; &#x02208; &#x003A9;, then &#x003D6;(&#x003B8;) &#x02265; 0, for <inline-formula><mml:math id="M8"><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><italic>Proof</italic>. Assume &#x003B8;<sup>&#x0002A;</sup> be such that <inline-formula><mml:math id="M9"><mml:mi>&#x003D6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>&#x003D6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and &#x003D6;(&#x003B8;<sup>&#x0002A;</sup>) &#x0003C; 0. Then, it is obvious that &#x003B8;<sup>&#x0002A;</sup> &#x02209; {0, 1}. Hence, &#x003D6;&#x02032;(&#x003B8;<sup>&#x0002A;</sup>) &#x0003D; 0 and &#x003D6;<sup>&#x02032;&#x02032;</sup>(&#x003B8;<sup>&#x0002A;</sup>) &#x02265; 0. Now, <inline-formula><mml:math id="M10"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003D6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003D6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003D6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003D6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, which is contradiction. Hence, we conclude that &#x003D6;(&#x003B8;) &#x02265; 0 for all &#x003B8; &#x02208; [0, 1].&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p>The following lemma proves the stability estimate to obtain a unique solution.</p>
<p>Lemma 2. On <inline-formula><mml:math id="M11"><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, the solution &#x003A5;(&#x003B8;) to the problem in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref> satisfy the bound</p>
<disp-formula id="E6a"><mml:math id="M12"><mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo class="qopname">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Proof</italic>. Defining two functions &#x003B6;<sup>&#x000B1;</sup>(&#x003B8;) such that</p>
<disp-formula id="E7a"><mml:math id="M13"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>It is straightforward that &#x003B6;<sup>&#x000B1;</sup>(0) &#x02265; 0 and &#x003B6;<sup>&#x000B1;</sup>(1) &#x02265; 0. Now, for &#x003B8; &#x02208; &#x003A9;,</p>
<disp-formula id="E8a"><mml:math id="M14"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo class="qopname">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;since&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Therefore, the desired result follows by applying Lemma (1).&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p>The solution to the reduced problem &#x003BC;<italic>a</italic>(&#x003B8;)&#x003A5;&#x02032;(&#x003B8;)&#x0002B;<italic>b</italic>(&#x003B8;)&#x003A5;(&#x003B8;) &#x0003D; <italic>f</italic>(&#x003B8;), in general, does not satisfy both the boundary conditions; therefore, there exist boundary layers at both the boundaries, &#x003B8; &#x0003D; 0 and &#x003B8; &#x0003D; 1 [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. To describe these boundary layers, the characteristic equation for the homogeneous part of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> with constant coefficients that are the minimum values of the corresponding variable coefficients is considered as</p>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M15"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The characteristic equation in <xref ref-type="disp-formula" rid="E3">Equation 3</xref> has two real solutions</p>
<disp-formula id="E10a"><mml:math id="M16"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;and</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The solution &#x003A8;<sub>0</sub>(&#x003B8;) &#x0003C; 0 describes the boundary layer at &#x003B8; &#x0003D; 0, whereas &#x003A8;<sub>1</sub>(&#x003B8;) &#x0003E; 0 describes the boundary layer at &#x003B8; &#x0003D; 1. To bound the solution and its derivatives, we define</p>
<disp-formula id="E11a"><mml:math id="M17"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;and&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>The two real solutions &#x003A8;<sub>0</sub>(&#x003B8;) &#x0003C; 0 and &#x003A8;<sub>1</sub>(&#x003B8;) &#x0003C; 0 describing the boundary layers, respectively, at &#x003B8; &#x0003D; 0 and &#x003B8; &#x0003D; 1 are based on the two cases below.</p>
<p><bold>Case 1</bold>. If <inline-formula><mml:math id="M18"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> as &#x003B5; &#x02192; 0, then</p>
<disp-formula id="E12a"><mml:math id="M19"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02213;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02213;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>The governing <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> has two boundary layers that behave like the reaction-diffusion case (&#x003BC;&#x02248;0) with each of width <inline-formula><mml:math id="M20"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at &#x003B8; &#x0003D; 1 and &#x003B8; &#x0003D; 0. The complementary function of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> may be expressed as</p>
<disp-formula id="E13a"><mml:math id="M21"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>A</italic><sub>1</sub> and <italic>B</italic><sub>1</sub> are real constant numbers.</p>
<p><bold>Case 2</bold>. If <inline-formula><mml:math id="M22"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> as &#x003BC; &#x02192; 0, then</p>
<disp-formula id="E14a"><mml:math id="M23"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02213;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02213;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>In this case, the governing <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> has two boundary layers near &#x003B8; &#x0003D; 0 and &#x003B8; &#x0003D; 1 with different layer widths <italic>O</italic>(&#x003B5;/&#x003BC;) and <italic>O</italic>(&#x003BC;), respectively. Now, the complementary function of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref> can be given as</p>
<disp-formula id="E15a"><mml:math id="M24"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>A</italic><sub>2</sub> and <italic>B</italic><sub>2</sub> are real constant numbers. Note that most numerical methods give an accurate numerical solution for case 1, since &#x003BC;&#x02248;0 behaves like a reaction-diffusion problem. For case 2, it is challenging to produce an accurate numerical solution. Therefore, in this study, we focus on case 2.</p>
<p>Theorem 1. For any 0 &#x0003C; <italic>p</italic> &#x0003C; 1, we have up to a certain order <italic>q</italic> that depends on the smoothness of the data. If <inline-formula><mml:math id="M25"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, then the solution <italic>u</italic>(&#x003B8;) satisfies</p>
<disp-formula id="E16a"><mml:math id="M26"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;for&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Proof</italic>. The details of the proof is well established in studies by Roos and Uzelac [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>].&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 The discrete problem</title>
<p>Let <italic>N</italic> be a positive integer and [0,1] be the closed domain, where <italic>N</italic> is the subinterval such that 0 &#x0003D; &#x003B8;<sub>0</sub> &#x0003C; &#x003B8;<sub>1</sub> &#x0003C; &#x022EF; &#x0003C; &#x003B8;<sub><italic>N</italic></sub> &#x0003D; 1 and <inline-formula><mml:math id="M27"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> <italic>i</italic> &#x0003D; 0, 1, &#x022EF;&#x02009;, <italic>N</italic>. Using the notation &#x003A5;<sub><italic>i</italic></sub> as a numerical approximation to the analytical solution &#x003A5;(&#x003B8;<sub><italic>i</italic></sub>) and second-order central finite difference approximations for the second- and first derivatives, we have the discrete problem as</p>
<disp-formula id="E4"><label>(4)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with the discrete boundary conditions</p>
<disp-formula id="E5"><label>(5)</label><mml:math id="M30"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In order to regulate the solution behavior of the singular perturbation parameter &#x003B5;, we have introduced the fitting factor &#x003B7; on the homogeneous part of <xref ref-type="disp-formula" rid="E4">Equation 4</xref>.</p>
<disp-formula id="E6"><label>(6)</label><mml:math id="M32"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The discrete problem in <xref ref-type="disp-formula" rid="E6">Equation 6</xref> can be written as the three-term recurrence relation of the form</p>
<disp-formula id="E7"><label>(7)</label><mml:math id="M33"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with the discrete boundary conditions in <xref ref-type="disp-formula" rid="E5">Equation 5</xref> and where the coefficients are given by</p>
<disp-formula id="E8"><label>(8)</label><mml:math id="M34"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The developed method is considered as an exponentially fitted operator finite difference method to solve the problem in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">2</xref>. The coefficients <italic>L</italic><sub><italic>i</italic></sub>, <italic>M</italic><sub><italic>i</italic></sub>, and <italic>R</italic><sub><italic>i</italic></sub> are given to satisfy the conditions |<italic>L</italic><sub><italic>i</italic></sub>| &#x0003E; 0, |<italic>M</italic><sub><italic>i</italic></sub>| &#x0003E; 0, |<italic>R</italic><sub><italic>i</italic></sub>| &#x0003E; 0 and |<italic>M</italic><sub><italic>i</italic></sub>| &#x02265; |<italic>L</italic><sub><italic>i</italic></sub>|&#x0002B;|<italic>R</italic><sub><italic>i</italic></sub>|. These conditions guarantee that the linear system is diagonally dominant and can be solved by a tri-diagonal solver, which is the Thomas algorithm.</p>
<sec>
<title>3.1 Determination of fitting factor</title>
<p>It is possible to rewrite the equation in the following form to determine the fitting factor.</p>
<disp-formula id="E9"><label>(9)</label><mml:math id="M35"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Multiplying <xref ref-type="disp-formula" rid="E9">Equation 9</xref> by &#x02113; and taking the limit on both sides as <italic>h</italic> &#x02192; 0 yields</p>
<disp-formula id="E10"><label>(10)</label><mml:math id="M37"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">[</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">[</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M39"><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. To determine the fitting factor in <xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equation 10</xref>, the theory of singular perturbations have been applied. Based on O&#x00027;Malley&#x00027;s [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] theory of singular perturbations, the asymptotic solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equation 10</xref> for the left boundary layer is as follows</p>
<disp-formula id="E11"><label>(11)</label><mml:math id="M40"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003A5;<sub>0</sub>(&#x003B8;) represents the solution of the reduced problem</p>
<disp-formula id="E28a"><mml:math id="M41"><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Taking the Taylor series expansion for <italic>a</italic>(&#x003B8;) restricted to the first term about the point &#x003B8; &#x0003D; 0 and also evaluating the limit as &#x02113; &#x02192; 0 for &#x003B8;<sub><italic>i</italic></sub> &#x0003D; <italic>i&#x02113;</italic>, we get</p>
<disp-formula id="E12"><label>(12)</label><mml:math id="M42"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M43"><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> Similarly,</p>
<disp-formula id="E13"><label>(13)</label><mml:math id="M44"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="E12">Equations 12</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="E13">13</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equation 10</xref> and simplifying gives the following fitting factor:</p>
<disp-formula id="E14"><label>(14)</label><mml:math id="M45"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="qopname">coth</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For the right boundary layer, consider the asymptotic solution of the form</p>
<disp-formula id="E15"><label>(15)</label><mml:math id="M46"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Using Taylor&#x00027;s series expansion for <italic>a</italic>(&#x003B8;) restricting to the first term about &#x003B8; &#x0003D; 1 and also taking the limit as &#x02113; &#x02192; 0, we obtain</p>
<disp-formula id="E16"><label>(16)</label><mml:math id="M47"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Similarly, we have</p>
<disp-formula id="E17"><label>(17)</label><mml:math id="M48"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">lim</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="E16">Equations 16</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="E17">17</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equation 10</xref> and simplifying gives the following fitting factor:</p>
<disp-formula id="E18"><label>(18)</label><mml:math id="M49"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="qopname">coth</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Combining <xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equations 14</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="E18">18</xref> gives variable fitting factor as follows</p>
<disp-formula id="E19"><label>(19)</label><mml:math id="M50"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo class="qopname">coth</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Convergence analysis</title>
<p>In this section, we prove the stability and convergence analysis of the discrete problem. First, we want to prove the discrete comparison principle for the discrete scheme in <xref ref-type="disp-formula" rid="E12">Equation 12</xref>.</p>
<p>Theorem 2. Assume <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> be discrete operator and &#x00398;<sub><italic>i</italic></sub> be comparison function such that <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x00398;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. If &#x003A5;<sub>0</sub> &#x02264; &#x00398;<sub>0</sub> and &#x003A5;<sub><italic>N</italic></sub> &#x02264; &#x00398;<sub><italic>N</italic></sub>, then &#x003A5;<sub><italic>i</italic></sub> &#x02264; &#x00398;<sub><italic>i</italic></sub> &#x02200;<italic>i</italic> &#x0003D; 0, &#x022EF;&#x02009;, <italic>N</italic>.</p>
<p><italic>Proof</italic>. The matrix associated with operator <inline-formula><mml:math id="M53"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is of size (<italic>N</italic> &#x02212; 1) &#x000D7; (<italic>N</italic> &#x02212; 1) and satisfies the property of M-matrix. That is, the inverse matrix exists, and it is nonnegative. See the detailed proof in Kellogg and Tsan [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. This guarantees the existence and uniqueness of the discrete solution.&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p>Lemma 3. Let &#x003A5;<sub><italic>i</italic></sub> be the discrete solution. Then, we have the following bound</p>
<disp-formula id="E37a"><mml:math id="M54"><mml:mrow><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02225;</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo class="qopname">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Proof</italic>. Let <inline-formula><mml:math id="M55"><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo class="qopname">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and define the two barrier functions <inline-formula><mml:math id="M56"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> by <inline-formula><mml:math id="M57"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> At the boundary points, we have <inline-formula><mml:math id="M58"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M59"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> On the discretized domain 1 &#x02264; <italic>i</italic> &#x02264; <italic>N</italic> &#x02212; 1, we have</p>
<disp-formula id="E38a"><mml:math id="M60"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02261;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003A0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0039E;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02265; &#x003B2; &#x0003E; 0 and from Theorem (2), we get <inline-formula><mml:math id="M61"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, for <inline-formula><mml:math id="M62"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p>We use the truncation error given in <xref ref-type="disp-formula" rid="E5">Equation 5</xref> to show the convergence analysis of the present method as follows:</p>
<p>Theorem 3. Let &#x003A5;(&#x003B8;<sub><italic>i</italic></sub>) be the continuous solution and &#x003A5;<sub><italic>i</italic></sub> be the discrete solution. Then, the error bound satisfies</p>
<disp-formula id="E20"><label>(20)</label><mml:math id="M69"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">sup</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>&#x0226A;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mo>&#x0226A;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>C</italic> is a constant independent of &#x003B5;, &#x003BC; and the mesh lengths <italic>h</italic>.</p>
<p>The above theorem shows that the present method is second-order convergent, independent of the parameters &#x003B5; and &#x003BC;. Next, we develop the post-processing technique to improve the accuracy of the present method and order of convergence.</p>
<sec>
<title>4.1 Post-processing technique</title>
<p>To improve the accuracy of the numerical solution &#x003A5;<sup><italic>N</italic></sup> by the post-processing technique, we solve the discrete scheme in <xref ref-type="disp-formula" rid="E7">Equation 7</xref> on the fine mesh <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with 2<italic>N</italic> mesh intervals. From <xref ref-type="disp-formula" rid="E20">Equation 20</xref>, we have</p>
<disp-formula id="E21"><label>(21)</label><mml:math id="M71"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003A5;(&#x003B8;<sub><italic>i</italic></sub>) and &#x003A5;<sub><italic>i</italic></sub> are continuous and numerical solutions, respectively, and <italic>C</italic> is a constant independent of the perturbation parameters &#x003B5;, &#x003BC; and mesh size &#x02113; and <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. Assume &#x003A9;<sup><italic>N</italic></sup> &#x02282; &#x003A9;<sup>2<italic>N</italic></sup>, where &#x003A9;<sup><italic>N</italic></sup> is the mesh obtained from the mesh interval &#x02113;, and &#x003A9;<sup>2<italic>N</italic></sup> is the mesh obtained by bisecting the mesh interval &#x02113;. Denoting the numerical solution obtained with the mesh points &#x003A9;<sup>2<italic>N</italic></sup> by <inline-formula><mml:math id="M73"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Consider the mesh <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <xref ref-type="disp-formula" rid="E21">Equation 21</xref> works for any &#x02113; &#x02260; 0 which implies</p>
<disp-formula id="E22"><label>(22)</label><mml:math id="M75"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>R</italic><sup><italic>N</italic></sup> is the remainder term of the truncation error with <italic>O</italic>(&#x02113;<sup>2</sup>). Now, we construct another mesh <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> which is obtained by bisecting the mesh &#x003A9;<sup><italic>N</italic></sup>. Let us define the step size as <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Then, <inline-formula><mml:math id="M78"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M79"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. For the mesh <inline-formula><mml:math id="M80"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, we have</p>
<disp-formula id="E23"><label>(23)</label><mml:math id="M81"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>R</italic><sup>2<italic>N</italic></sup> is the remainder term of the truncation error with <italic>O</italic>(&#x02113;<sup>4</sup>). Multiplying <xref ref-type="disp-formula" rid="E23">Equation 23</xref> by four and subtracting the result obtained from <xref ref-type="disp-formula" rid="E22">Equation 22</xref> yields</p>
<disp-formula id="E24"><label>(24)</label><mml:math id="M82"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Dropping the error term in <xref ref-type="disp-formula" rid="E24">Equation 24</xref> and rearranging, we have</p>
<disp-formula id="E25"><label>(25)</label><mml:math id="M83"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>from which the following extrapolation formula is developed</p>
<disp-formula id="E26"><label>(26)</label><mml:math id="M84"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>which is also the numerical solution for &#x003A5;(&#x003B8;<sub><italic>i</italic></sub>). The error bound for after post-processing technique can now be stated in the theorem below.</p>
<p>Theorem 4. Let &#x003A5;(&#x003B8;<sub><italic>i</italic></sub>) be the solution to the continuous problem and <inline-formula><mml:math id="M85"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> be the post-processed solution. Then, the new error bound takes the form</p>
<disp-formula id="E46a"><mml:math id="M86"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">sup</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>&#x0226A;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mo>&#x0226A;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>C</italic> is a constant independent of &#x003B5;, &#x003BC; and the mesh length <italic>h</italic>.</p>
<p>As a result, the post-processing technique enhances the second-order parameter-uniformly convergent method to achieve fourth-order parameter-uniform convergence. Consequently, the current approach is fourth-order convergent and more efficient. We now implement the theoretical findings from the preceding sections through computerized calculations.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Numerical computations and discussions</title>
<p>In this section, we undertake computerized calculations to validate the efficacy of the proposed method against the theoretical results described in previous sections.</p>
<p>Example 1. Consider variable coefficient two parameter singularly perturbed problem</p>
<disp-formula id="E47a"><mml:math id="M87"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Example 2. Consider variable coefficient two parameter singularly perturbed problem</p>
<disp-formula id="E48a"><mml:math id="M88"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since the exact solutions for each example are not available, the double mesh principle was employed to compute the maximum absolute errors for each (&#x003B5;, &#x003BC;):</p>
<disp-formula id="E49a"><mml:math id="M89"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M90"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the numerical solution with <italic>N</italic> mesh points and <inline-formula><mml:math id="M91"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the numerical solution at the finer mesh with 2<italic>N</italic> mesh points.</p>
<p>Example 3. Consider constant coefficient two parameter singularly perturbed problem</p>
<disp-formula id="E50a"><mml:math id="M92"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable columnalign="right" style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for which the analytical solution is given by</p>
<disp-formula id="E51a"><mml:math id="M93"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where</p>
<disp-formula id="E52a"><mml:math id="M94"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;and&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>The maximum absolute errors for each (&#x003B5;, &#x003BC;) may be determined using the following formula, as the exact solution for Example (3) is known.</p>
<disp-formula id="E53a"><mml:math id="M95"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M96"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the numerical solution with <italic>N</italic> mesh points and <inline-formula><mml:math id="M97"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the analytical solution. The (&#x003B5;, &#x003BC;)-maximum errors for all the Examples are calculated using the following formula</p>
<disp-formula id="E54a"><mml:math id="M98"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Furthermore, we compute the numerical rate of convergence before and after post-processing technique with the following formulas, respectively:</p>
<disp-formula id="E55a"><mml:math id="M99"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">log</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">&#x000A0;&#x000A0;and&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">log</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The (&#x003B5;, &#x003BC;)&#x02212;maximum rates of convergence before and after post-processing techniques were calculated using the following formulas, respectively</p>
<disp-formula id="E56a"><mml:math id="M100"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">and</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="table" rid="T3">3</xref> show the calculated maximum errors <inline-formula><mml:math id="M101"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and the parameter-uniform errors <italic>e</italic><sup><italic>N</italic></sup> for Examples (1)&#x02013;(3), respectively. These findings demonstrate that the current approach provides parameter-uniform convergence for both the before and after post-processing technique. <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref> display the plots of the numerical simulations for Examples (1)&#x02013;(3). <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref> illustrate the plots of the numerical solution profile for Examples (1)&#x02013;(3) for fixed &#x003BC; and varying &#x003B5;. From these figures, we observe that for fixed &#x003BC; as &#x003B5; &#x02192; 0, strong layers are formed. <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>, respectively, show the log&#x02013;log scale plots of the maximum errors for Examples (1), (2), and (3). The numerical findings show that the current higher-order fitted operator finite difference technique provides a numerical solution with more accuracy. The application of post-processing approach improves the accuracy of the numerical solution and speeds up the rate of convergence, as demonstrated by the numerical findings in all of the Tables.</p>
<table-wrap position="float" id="T1">
<label>Table 1</label>
<caption><p>Computation of <inline-formula><mml:math id="M63"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M64"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> for Example (1) using &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;2</sup>.</p></caption>
<table frame="box" rules="cols">
<thead>
<tr style="background-color:#919498;color:#ffffff">
<th valign="top" align="left"><bold><italic>&#x003BC;&#x02193;</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>N</italic> &#x0003D; 8</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>16</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>32</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>64</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>128</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>256</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>512</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr style="background-color:#dee1e1">
<td valign="top" align="left" colspan="8"><bold>After post-processing technique</bold></td>
</tr>
<tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.6519e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.0171e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.3977e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.9780e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.6504e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.5430e-9</td>
<td valign="top" align="center">2.2154e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.0338</td>
<td valign="top" align="center">3.8512</td>
<td valign="top" align="center">3.9605</td>
<td valign="top" align="center">3.9900</td>
<td valign="top" align="center">3.9953</td>
<td valign="top" align="center">3.9993</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;4</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.5542e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.9569e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.3559e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.7097e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.4943e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.4438e-9</td>
<td valign="top" align="center">2.1536e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">2.9895</td>
<td valign="top" align="center">3.8512</td>
<td valign="top" align="center">3.9605</td>
<td valign="top" align="center">3.9866</td>
<td valign="top" align="center">3.9959</td>
<td valign="top" align="center">3.9992</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;6</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.5533e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.9563e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.3555e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.7070e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.4929e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.4428e-9</td>
<td valign="top" align="center">2.1529e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">2.9891</td>
<td valign="top" align="center">3.8512</td>
<td valign="top" align="center">3.9605</td>
<td valign="top" align="center">3.9865</td>
<td valign="top" align="center">3.9959</td>
<td valign="top" align="center">3.9992</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;8</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.5533e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.9563e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.3555e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.7070e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.4928e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.4428e-9</td>
<td valign="top" align="center">2.1526e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">2.9891</td>
<td valign="top" align="center">3.8512</td>
<td valign="top" align="center">3.9605</td>
<td valign="top" align="center">3.9865</td>
<td valign="top" align="center">3.9959</td>
<td valign="top" align="center">3.9994</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;10</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.5533e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.9563e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.3555e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.7070e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.4928e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.4428e-9</td>
<td valign="top" align="center">2.1526e-10</td>
</tr>
<tr style="border-bottom: thin solid #000000;">
<td/>
<td valign="top" align="center">2.9891</td>
<td valign="top" align="center">3.8512</td>
<td valign="top" align="center">3.9605</td>
<td valign="top" align="center">3.9865</td>
<td valign="top" align="center">3.9959</td>
<td valign="top" align="center">3.9994</td>
<td/>
</tr> <tr style="background-color:#dee1e1">
<td valign="top" align="left" colspan="8"><bold>Before post-processing technique</bold></td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.5765e-2</td>
<td valign="top" align="center">8.7837e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.3472e-3</td>
<td valign="top" align="center">6.0374e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.5171e-4</td>
<td valign="top" align="center">3.8004e-5</td>
<td valign="top" align="center">9.5035e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.5525</td>
<td valign="top" align="center">1.9039</td>
<td valign="top" align="center">1.9589</td>
<td valign="top" align="center">1.9926</td>
<td valign="top" align="center">1.9971</td>
<td valign="top" align="center">1.9996</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;4</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.4226e-2</td>
<td valign="top" align="center">8.5211e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.2770e-3</td>
<td valign="top" align="center">5.8116e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.4660e-4</td>
<td valign="top" align="center">3.6691e-5</td>
<td valign="top" align="center">9.1753e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.5074</td>
<td valign="top" align="center">1.9039</td>
<td valign="top" align="center">1.9701</td>
<td valign="top" align="center">1.9871</td>
<td valign="top" align="center">1.9984</td>
<td valign="top" align="center">1.9996</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;6</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.4211e-2</td>
<td valign="top" align="center">8.5184e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.2763e-3</td>
<td valign="top" align="center">5.8093e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.4655e-4</td>
<td valign="top" align="center">3.6678e-5</td>
<td valign="top" align="center">9.1721e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.5070</td>
<td valign="top" align="center">1.9039</td>
<td valign="top" align="center">1.9703</td>
<td valign="top" align="center">1.9870</td>
<td valign="top" align="center">1.9984</td>
<td valign="top" align="center">1.9996</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;8</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.4210e-2</td>
<td valign="top" align="center">8.5184e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.2763e-3</td>
<td valign="top" align="center">5.8093e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.4655e-4</td>
<td valign="top" align="center">3.6678e-5</td>
<td valign="top" align="center">9.1720e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.5069</td>
<td valign="top" align="center">1.9039</td>
<td valign="top" align="center">1.9703</td>
<td valign="top" align="center">1.9870</td>
<td valign="top" align="center">1.9984</td>
<td valign="top" align="center">1.9996</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;10</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.4210e-2</td>
<td valign="top" align="center">8.5184e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.2763e-3</td>
<td valign="top" align="center">5.8093e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.4655e-4</td>
<td valign="top" align="center">3.6678e-5</td>
<td valign="top" align="center">9.1720e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.5069</td>
<td valign="top" align="center">1.9039</td>
<td valign="top" align="center">1.9703</td>
<td valign="top" align="center">1.9870</td>
<td valign="top" align="center">1.9984</td>
<td valign="top" align="center">1.9996</td>
<td/>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap position="float" id="T2">
<label>Table 2</label>
<caption><p>Computation of <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M66"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> for Example (2) using &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;2</sup>.</p></caption>
<table frame="box" rules="cols">
<thead>
<tr style="background-color:#919498;color:#ffffff">
<th valign="top" align="left"><bold><italic>&#x003BC;&#x02193;</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>N</italic> &#x0003D; 8</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>16</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>32</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>64</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>128</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>256</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>512</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr style="background-color:#dee1e1">
<td valign="top" align="left" colspan="8"><bold>After post-processing technique</bold></td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">1.9900e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.6335e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.0856e-5</td>
<td valign="top" align="center">6.9830e-7</td>
<td valign="top" align="center">4.3785e-8</td>
<td valign="top" align="center">2.7389e-9</td>
<td valign="top" align="center">1.7166e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6067</td>
<td valign="top" align="center">3.9114</td>
<td valign="top" align="center">3.9585</td>
<td valign="top" align="center">3.9953</td>
<td valign="top" align="center">3.9988</td>
<td valign="top" align="center">3.9960</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;4</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.3288e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.8567e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.2537e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.0046e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.0197e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.1434e-9</td>
<td valign="top" align="center">1.9646e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6488</td>
<td valign="top" align="center">3.8885</td>
<td valign="top" align="center">3.9692</td>
<td valign="top" align="center">3.9952</td>
<td valign="top" align="center">3.9972</td>
<td valign="top" align="center">4.0000</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;6</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.3324e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.8590e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.2555e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.0152e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.0266e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.1478e-9</td>
<td valign="top" align="center">1.9699e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6492</td>
<td valign="top" align="center">3.8882</td>
<td valign="top" align="center">3.9694</td>
<td valign="top" align="center">3.9951</td>
<td valign="top" align="center">3.9972</td>
<td valign="top" align="center">3.9981</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;8</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.3324e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.8590e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.2555e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.0153e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.0266e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.1479e-9</td>
<td valign="top" align="center">1.9672e-10</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6492</td>
<td valign="top" align="center">3.8882</td>
<td valign="top" align="center">3.9694</td>
<td valign="top" align="center">3.9951</td>
<td valign="top" align="center">3.9971</td>
<td valign="top" align="center">4.0002</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;10</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.3324e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.8590e-4</td>
<td valign="top" align="center">1.2555e-5</td>
<td valign="top" align="center">8.0153e-7</td>
<td valign="top" align="center">5.0266e-8</td>
<td valign="top" align="center">3.1476e-9</td>
<td valign="top" align="center">1.9702e-10</td>
</tr>
<tr style="border-bottom: thin solid #000000;">
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6492</td>
<td valign="top" align="center">3.8882</td>
<td valign="top" align="center">3.9694</td>
<td valign="top" align="center">3.9951</td>
<td valign="top" align="center">3.9973</td>
<td valign="top" align="center">3.9978</td>
<td/>
</tr> <tr style="background-color:#dee1e1">
<td valign="top" align="left" colspan="8"><bold>Before post-processing technique</bold></td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">4.9479e-2</td>
<td valign="top" align="center">1.3862e-2</td>
<td valign="top" align="center">3.7521e-3</td>
<td valign="top" align="center">9.4615e-4</td>
<td valign="top" align="center">2.3705e-4</td>
<td valign="top" align="center">5.9296e-5</td>
<td valign="top" align="center">1.4826e-5</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8357</td>
<td valign="top" align="center">1.8854</td>
<td valign="top" align="center">1.9876</td>
<td valign="top" align="center">1.9969</td>
<td valign="top" align="center">1.9992</td>
<td valign="top" align="center">1.9998</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;4</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.0435e-2</td>
<td valign="top" align="center">1.6855e-2</td>
<td valign="top" align="center">4.4492e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.1217e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.8157e-4</td>
<td valign="top" align="center">7.0429e-5</td>
<td valign="top" align="center">1.7611e-5</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8422</td>
<td valign="top" align="center">1.9216</td>
<td valign="top" align="center">1.9879</td>
<td valign="top" align="center">1.9941</td>
<td valign="top" align="center">1.9993</td>
<td valign="top" align="center">1.9997</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;6</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.0545e-2</td>
<td valign="top" align="center">1.6886e-2</td>
<td valign="top" align="center">4.4562e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.1235e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.8202e-4</td>
<td valign="top" align="center">7.0542e-5</td>
<td valign="top" align="center">1.7640e-5</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8422</td>
<td valign="top" align="center">1.9219</td>
<td valign="top" align="center">1.9878</td>
<td valign="top" align="center">1.9941</td>
<td valign="top" align="center">1.9992</td>
<td valign="top" align="center">1.9996</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;8</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.0546e-2</td>
<td valign="top" align="center">1.6886e-2</td>
<td valign="top" align="center">4.4562e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.1235e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.8203e-4</td>
<td valign="top" align="center">7.0543e-5</td>
<td valign="top" align="center">1.7640e-5</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8422</td>
<td valign="top" align="center">1.9219</td>
<td valign="top" align="center">1.9878</td>
<td valign="top" align="center">1.9941</td>
<td valign="top" align="center">1.9993</td>
<td valign="top" align="center">1.9997</td>
<td/>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;10</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.0546e-2</td>
<td valign="top" align="center">1.6886e-2</td>
<td valign="top" align="center">4.4562e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.1235e-3</td>
<td valign="top" align="center">2.8203e-4</td>
<td valign="top" align="center">7.0543e-5</td>
<td valign="top" align="center">1.7640e-5</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8422</td>
<td valign="top" align="center">1.9219</td>
<td valign="top" align="center">1.9878</td>
<td valign="top" align="center">1.9941</td>
<td valign="top" align="center">1.9993</td>
<td valign="top" align="center">1.9997</td>
<td/>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap position="float" id="T3">
<label>Table 3</label>
<caption><p>Computation of <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> for Example (3) using &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;2</sup>.</p></caption>
<table frame="box" rules="cols">
<thead>
<tr style="background-color:#919498;color:#ffffff">
<th valign="top" align="left"><bold><italic>&#x003BC;&#x02193;</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>N</italic> &#x0003D; 8</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>16</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>32</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>64</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>128</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>256</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>512</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr style="background-color:#dee1e1">
<td valign="top" align="left" colspan="8"><bold>After post-processing technique</bold></td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.6606e-4</td>
<td valign="top" align="center">5.1057e-5</td>
<td valign="top" align="center">3.4926e-6</td>
<td valign="top" align="center">2.2115e-7</td>
<td valign="top" align="center">1.3920e-8</td>
<td valign="top" align="center">8.7067e-10</td>
<td valign="top" align="center">5.4437e-11</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.7055</td>
<td valign="top" align="center">3.8697</td>
<td valign="top" align="center">3.9812</td>
<td valign="top" align="center">3.9898</td>
<td valign="top" align="center">3.9989</td>
<td valign="top" align="center">3.9995</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;4</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.2544e-4</td>
<td valign="top" align="center">4.9465e-5</td>
<td valign="top" align="center">3.3314e-6</td>
<td valign="top" align="center">2.1259e-7</td>
<td valign="top" align="center">1.3329e-8</td>
<td valign="top" align="center">8.3469e-10</td>
<td valign="top" align="center">5.2194e-11</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6604</td>
<td valign="top" align="center">3.8922</td>
<td valign="top" align="center">3.9700</td>
<td valign="top" align="center">3.9954</td>
<td valign="top" align="center">3.9972</td>
<td valign="top" align="center">3.9993</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;6</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.2504e-4</td>
<td valign="top" align="center">4.9450e-5</td>
<td valign="top" align="center">3.3298e-6</td>
<td valign="top" align="center">2.1250e-7</td>
<td valign="top" align="center">1.3323e-8</td>
<td valign="top" align="center">8.3435e-10</td>
<td valign="top" align="center">5.2153e-11</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6599</td>
<td valign="top" align="center">3.8925</td>
<td valign="top" align="center">3.9699</td>
<td valign="top" align="center">3.9955</td>
<td valign="top" align="center">3.9971</td>
<td valign="top" align="center">3.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;8</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.2504e-4</td>
<td valign="top" align="center">4.9449e-5</td>
<td valign="top" align="center">3.3298e-6</td>
<td valign="top" align="center">2.1250e-7</td>
<td valign="top" align="center">1.3323e-8</td>
<td valign="top" align="center">8.3434e-10</td>
<td valign="top" align="center">5.2164e-11</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6599</td>
<td valign="top" align="center">3.8925</td>
<td valign="top" align="center">3.9699</td>
<td valign="top" align="center">3.9955</td>
<td valign="top" align="center">3.9971</td>
<td valign="top" align="center">3.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;10</sup></td>
<td valign="top" align="center">6.2504e-4</td>
<td valign="top" align="center">4.9449e-5</td>
<td valign="top" align="center">3.3298e-6</td>
<td valign="top" align="center">2.1250e-7</td>
<td valign="top" align="center">1.3323e-8</td>
<td valign="top" align="center">8.3434e-10</td>
<td valign="top" align="center">5.2164e-11</td>
</tr>
<tr style="border-bottom: thin solid #000000;">
<td/>
<td valign="top" align="center">3.6599</td>
<td valign="top" align="center">3.8925</td>
<td valign="top" align="center">3.9699</td>
<td valign="top" align="center">3.9955</td>
<td valign="top" align="center">3.9971</td>
<td valign="top" align="center">3.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="background-color:#dee1e1">
<td valign="top" align="left" colspan="8"><bold>Before post-processing technique</bold></td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;2</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.2007e-2</td>
<td valign="top" align="center">6.0012e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.5499e-3</td>
<td valign="top" align="center">3.9241e-4</td>
<td valign="top" align="center">9.8268e-5</td>
<td valign="top" align="center">2.4593e-5</td>
<td valign="top" align="center">6.1490e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8746</td>
<td valign="top" align="center">1.9531</td>
<td valign="top" align="center">1.9817</td>
<td valign="top" align="center">1.9976</td>
<td valign="top" align="center">1.9985</td>
<td valign="top" align="center">1.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;4</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.0787e-2</td>
<td valign="top" align="center">5.6657e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.4847e-3</td>
<td valign="top" align="center">3.7366e-4</td>
<td valign="top" align="center">9.3780e-5</td>
<td valign="top" align="center">2.3455e-5</td>
<td valign="top" align="center">5.8645e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8754</td>
<td valign="top" align="center">1.9321</td>
<td valign="top" align="center">1.9904</td>
<td valign="top" align="center">1.9944</td>
<td valign="top" align="center">1.9994</td>
<td valign="top" align="center">1.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;6</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.0774e-2</td>
<td valign="top" align="center">5.6623e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.4840e-3</td>
<td valign="top" align="center">3.7349e-4</td>
<td valign="top" align="center">9.3734e-5</td>
<td valign="top" align="center">2.3443e-5</td>
<td valign="top" align="center">5.8617e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8753</td>
<td valign="top" align="center">1.9319</td>
<td valign="top" align="center">1.9903</td>
<td valign="top" align="center">1.9944</td>
<td valign="top" align="center">1.9994</td>
<td valign="top" align="center">1.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;8</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.0774e-2</td>
<td valign="top" align="center">5.6623e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.4840e-3</td>
<td valign="top" align="center">3.7349e-4</td>
<td valign="top" align="center">9.3734e-5</td>
<td valign="top" align="center">2.3443e-5</td>
<td valign="top" align="center">5.8617e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8753</td>
<td valign="top" align="center">1.9319</td>
<td valign="top" align="center">1.9903</td>
<td valign="top" align="center">1.9944</td>
<td valign="top" align="center">1.9994</td>
<td valign="top" align="center">1.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr> <tr style="border-top: thin solid #000000;">
<td valign="top" align="left">10<sup>&#x02212;10</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.0774e-2</td>
<td valign="top" align="center">5.6623e-3</td>
<td valign="top" align="center">1.4840e-3</td>
<td valign="top" align="center">3.7349e-4</td>
<td valign="top" align="center">9.3734e-5</td>
<td valign="top" align="center">2.3443e-5</td>
<td valign="top" align="center">5.8617e-6</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="center">1.8753</td>
<td valign="top" align="center">1.9319</td>
<td valign="top" align="center">1.9903</td>
<td valign="top" align="center">1.9944</td>
<td valign="top" align="center">1.9994</td>
<td valign="top" align="center">1.9998</td>
<td valign="top" align="center">-</td>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>A plot of the numerical solution for Example (1) at <italic>N</italic> &#x0003D; 64 and &#x003BC; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;6</sup>. <bold>(A)</bold> &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;2</sup>. <bold>(B)</bold> &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;6</sup>.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1501271-g0001.tif"/>
</fig>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p>A plot of the numerical solution for Example (2) at <italic>N</italic> &#x0003D; 64 and &#x003BC; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;6</sup>. <bold>(A)</bold> &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;2</sup>. <bold>(B)</bold> &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;6</sup>.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1501271-g0002.tif"/>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>Figure 3</label>
<caption><p>Plot of the numerical solution for Example (3) at <italic>N</italic> &#x0003D; 64 and &#x003BC; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;6</sup>. <bold>(A)</bold> &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;2</sup>. <bold>(B)</bold> &#x003B5; &#x0003D; 10<sup>&#x02212;3</sup>.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1501271-g0003.tif"/>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>Figure 4</label>
<caption><p>Log-log plot of the maximum point-wise errors for Example (1). <bold>(A)</bold> Before post-processing. <bold>(B)</bold> After post-processing.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1501271-g0004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>Figure 5</label>
<caption><p>Log-log plot of the maximum point-wise errors for Example (2). <bold>(A)</bold> Before post-processing. <bold>(B)</bold> After post-processing.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1501271-g0005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>Figure 6</label>
<caption><p>Log-log plot of the maximum point-wise errors for Example (3). <bold>(A)</bold> Before post-processing. <bold>(B)</bold> After post-processing.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1501271-g0006.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec sec-type="conclusions" id="s6">
<title>6 Conclusion</title>
<p>A higher-order exponentially fitted operator finite difference method for two parameter singularly perturbed boundary value problems is presented in this study. The stability and uniform convergence of the current method are well established, ensuring second-order convergence. The post-processing technique is then applied to enhance the convergence order of the method and improve accuracy in terms of maximum errors. Theoretically, we have proven that the post-processing technique provides fourth-order parameter-uniform convergence. Three numerical examples are computed for various perturbation parameter values in order to verify the applicability of the current method. The present method can be applied to singularly perturbed parabolic problem with or without delay.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s7">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author/s.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s8">
<title>Author contributions</title>
<p>AA: Conceptualization, Formal analysis, Investigation, Methodology, Software, Validation, Writing &#x02013; original draft, Writing &#x02013; review &#x00026; editing, Supervision. FG: Conceptualization, Formal analysis, Investigation, Methodology, Software, Supervision, Validation, Writing &#x02013; original draft, Writing &#x02013; review &#x00026; editing. MF: Conceptualization, Investigation, Methodology, Writing &#x02013; original draft, Writing &#x02013; review &#x00026; editing, Software, Supervision.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s9">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that no financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article.</p>
</sec>
<ack><p>The authors appreciate valuable comments and suggestions of the reviewers.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="conf1">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s10">
<title>Publisher&#x00027;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chen</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>O&#x00027;Malley R</surname> <given-names>Jr</given-names></name></person-group>. <article-title>On the asymptotic solution of a two-parameter boundary value problem of chemical reactor theory</article-title>. <source>SIAM J Appl Math</source>. (<year>1974</year>) <volume>26</volume>:<fpage>717</fpage>&#x02013;<lpage>29</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0126064</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bigge</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Bohl</surname> <given-names>E</given-names></name></person-group>. <article-title>Deformations of the bifurcation diagram due to discretization</article-title>. <source>Mathem. Comput</source>. (<year>1985</year>) <volume>45</volume>:<fpage>393</fpage>&#x02013;<lpage>403</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/S0025-5718-1985-0804931-X</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">30656504</pub-id></citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>DiPrima</surname> <given-names>RC</given-names></name></person-group>. <article-title>Asymptotic methods for an infinitely long slider squeeze-film bearing</article-title>. <source>J Lubr Technol.</source> (<year>1968</year>) <volume>90</volume>:<fpage>173</fpage>&#x02013;<lpage>83</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.3601534</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>O&#x00027;Malley</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Two-parameter singular perturbation problems for second-order equations</article-title>. <source>J. Math. Mech</source>. (<year>1967</year>) <volume>16</volume>:<fpage>1143</fpage>&#x02013;<lpage>64</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lodhi</surname> <given-names>RK</given-names></name> <name><surname>Jaiswal</surname> <given-names>BR</given-names></name> <name><surname>Nandan</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Ramesh</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical Solution of two-parameter singularly perturbed convection-diffusion boundary value problems via fourth order compact finite difference method</article-title>. <source>Math Modell Eng Probl</source>. (<year>2021</year>) <volume>8</volume>:<fpage>819</fpage>&#x02013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.18280/mmep.080519</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kambampati</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Emineni</surname> <given-names>SP</given-names></name> <name><surname>Reddy</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Kolloju</surname> <given-names>P</given-names></name></person-group>. <article-title>Fourth order computational spline method for two-parameter singularly perturbed boundary value problem</article-title>. <source>Int J Appl Mech Eng</source>. (<year>2023</year>) <volume>28</volume>:<fpage>79</fpage>&#x02013;<lpage>93</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.59441/ijame/176516</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Pandit</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Kumar</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Haar wavelet approach for numerical solution of two parameters singularly perturbed boundary value problems</article-title>. <source>Appl Math Inf Sci</source>. (<year>2014</year>) <volume>8</volume>:<fpage>2965</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.12785/amis/080634</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Khandelwal</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Khan</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Singularly perturbed convection-diffusion boundary value problems with two small parameters using nonpolynomial spline technique</article-title>. <source>Math Sci</source>. (<year>2017</year>) <volume>11</volume>:<fpage>119</fpage>&#x02013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40096-017-0215-3</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>O&#x00027;Riordan</surname> <given-names>E</given-names></name> <name><surname>Pickett</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical approximations to the scaled first derivatives of the solution to a two parameter singularly perturbed problem</article-title>. <source>J Comput Appl Math</source>. (<year>2019</year>) <volume>347</volume>:<fpage>128</fpage>&#x02013;<lpage>49</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cam.2018.08.004</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Roos</surname> <given-names>HG</given-names></name> <name><surname>Uzelac</surname> <given-names>Z</given-names></name></person-group>. <article-title>The SDFEM for a convection-diffusion problem with two small parameters</article-title>. <source>Comput Methods Appl Math</source>. (<year>2003</year>) <volume>3</volume>:<fpage>443</fpage>&#x02013;<lpage>58</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2478/cmam-2003-0029</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kadalbajoo</surname> <given-names>MK</given-names></name> <name><surname>Yadaw</surname> <given-names>AS</given-names></name></person-group>. <article-title>B-Spline collocation method for a two-parameter singularly perturbed convection-diffusion boundary value problems</article-title>. <source>Appl Math Comput</source>. (<year>2008</year>) <volume>201</volume>:<fpage>504</fpage>&#x02013;<lpage>13</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.amc.2007.12.038</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">37858117</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kadalbajoo</surname> <given-names>MK</given-names></name> <name><surname>Jha</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Exponentially fitted cubic spline for two-parameter singularly perturbed boundary value problems</article-title>. <source>Int J Comput Math</source>. (<year>2012</year>) <volume>89</volume>:<fpage>836</fpage>&#x02013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207160.2012.663492</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">37858117</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Brdar</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Zarin</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>Convection-diffusion-reaction problems on a B-type mesh</article-title>. <source>PAMM</source>. (<year>2013</year>) <volume>13</volume>:<fpage>423</fpage>&#x02013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/pamm.201310207</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Luo</surname> <given-names>XQ</given-names></name> <name><surname>Liu</surname> <given-names>LB</given-names></name> <name><surname>Ouyang</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Long</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>B-spline collocation and self-adapting differential evolution (jDE) algorithm for a singularly perturbed convection-diffusion problem</article-title>. <source>Soft Computing</source>. (<year>2018</year>) <volume>22</volume>:<fpage>2683</fpage>&#x02013;<lpage>93</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00500-017-2523-9</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Brdar</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Zarin</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>On graded meshes for a two-parameter singularly perturbed problem</article-title>. <source>Appl Math Comput</source>. (<year>2016</year>) <volume>282</volume>:<fpage>97</fpage>&#x02013;<lpage>107</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.amc.2016.01.060</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Brdar</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Zarin</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>A singularly perturbed problem with two parameters on a Bakhvalov-type mesh</article-title>. <source>J Comput Appl Math</source>. (<year>2016</year>) <volume>292</volume>:<fpage>307</fpage>&#x02013;<lpage>19</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cam.2015.07.011</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Padmaja</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Aparna</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Gorla</surname> <given-names>RSR</given-names></name> <name><surname>Pothanna</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical solution of singularly perturbed two parameter problems using exponential splines</article-title>. <source>Int J Appl Mech Eng</source>. (<year>2021</year>) <volume>26</volume>:<fpage>160</fpage>&#x02013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2478/ijame-2021-0025</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">37858117</pub-id></citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Andisso</surname> <given-names>FS</given-names></name> <name><surname>Duressa</surname> <given-names>GF</given-names></name></person-group>. <article-title>Graded mesh B-spline collocation method for two parameters singularly perturbed boundary value problems</article-title>. <source>MethodsX</source>. (<year>2023</year>) <volume>11</volume>:<fpage>102336</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mex.2023.102336</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">37693653</pub-id></citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lin&#x000DF;</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Roos</surname> <given-names>HG</given-names></name></person-group>. <article-title>Analysis of a finite-difference scheme for a singularly perturbed problem with two small parameters</article-title>. <source>J Math Anal Appl</source>. (<year>2004</year>) <volume>289</volume>:<fpage>355</fpage>&#x02013;<lpage>66</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmaa.2003.08.017</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">36221103</pub-id></citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cheng</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>On the local discontinuous Galerkin method for singularly perturbed problem with two parameters</article-title>. <source>J Comput Appl Math</source>. (<year>2021</year>) <volume>392</volume>:<fpage>113485</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cam.2021.113485</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhang</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Lv</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>High-order finite element method on a Bakhvalov-type mesh for a singularly perturbed convection-diffusion problem with two parameters</article-title>. <source>Appl Math Comput</source>. (<year>2021</year>) <volume>397</volume>:<fpage>125953</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.amc.2021.125953</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Valarmathi</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Ramanujam</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Computational methods for solving two-parameter singularly perturbed boundary value problems for second-order ordinary differential equations</article-title>. <source>Appl Math Comput</source>. (<year>2003</year>) <volume>136</volume>:<fpage>415</fpage>&#x02013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0096-3003(02)00053-X</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Patidar</surname> <given-names>KC</given-names></name></person-group>. <article-title>A robust fitted operator finite difference method for a two-parameter singular perturbation problem1</article-title>. <source>J Diff Equ Appl</source>. (<year>2008</year>) <volume>14</volume>:<fpage>1197</fpage>&#x02013;<lpage>214</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10236190701817383</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hassen</surname> <given-names>ZI</given-names></name> <name><surname>Duressa</surname> <given-names>GF</given-names></name></person-group>. <article-title>Parameter-uniformly convergent numerical scheme for singularly perturbed delay parabolic differential equation via extended B-spline collocation</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2023</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1255672</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2023.1255672</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mohye</surname> <given-names>MA</given-names></name> <name><surname>Munyakazi</surname> <given-names>JB</given-names></name> <name><surname>Dinka</surname> <given-names>TG</given-names></name></person-group>. <article-title>A nonstandard fitted operator finite difference method for two-parameter singularly perturbed time-delay parabolic problems</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2023</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1222162</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2023.1222162</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Tesfaye</surname> <given-names>SK</given-names></name> <name><surname>Duressa</surname> <given-names>GF</given-names></name> <name><surname>Woldaregay</surname> <given-names>MM</given-names></name> <name><surname>Dinka</surname> <given-names>TG</given-names></name></person-group>. <article-title>Fitted computational method for singularly perturbed convection-diffusion equation with time delay</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2023</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1244490</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2023.1244490</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cheru</surname> <given-names>SL</given-names></name> <name><surname>Duressa</surname> <given-names>GF</given-names></name> <name><surname>Mekonnen</surname> <given-names>TB</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical integration method for two-parameter singularly perturbed time delay parabolic problem</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2024</year>) <volume>10</volume>:<fpage>1414899</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2024.1414899</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Daba</surname> <given-names>IT</given-names></name> <name><surname>Melesse</surname> <given-names>WG</given-names></name> <name><surname>Kebede</surname> <given-names>GD</given-names></name></person-group>. <article-title>Third-degree B-spline collocation method for singularly perturbed time delay parabolic problem with two parameters</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2024</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1260651</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2023.1260651</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gupta</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Kadalbajoo</surname> <given-names>MK</given-names></name> <name><surname>Dubey</surname> <given-names>RK</given-names></name></person-group>. <article-title>A parameter-uniform higher order finite difference scheme for singularly perturbed time-dependent parabolic problem with two small parameters</article-title>. <source>Int J Comput Math</source>. (<year>2019</year>) <volume>96</volume>:<fpage>474</fpage>&#x02013;<lpage>99</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207160.2018.1432856</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gupta</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Sahoo</surname> <given-names>SK</given-names></name> <name><surname>Dubey</surname> <given-names>RK</given-names></name></person-group>. <article-title>Robust higher order finite difference scheme for singularly perturbed turning point problem with two outflow boundary layers</article-title>. <source>Comput Appl Math</source>. (<year>2021</year>) <volume>40</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>23</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40314-021-01564-w</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sahoo</surname> <given-names>SK</given-names></name> <name><surname>Gupta</surname> <given-names>V</given-names></name></person-group>. <article-title>A robust uniformly convergent finite difference scheme for the time-fractional singularly perturbed convection-diffusion problem</article-title>. <source>Comput Math Appli</source>. (<year>2023</year>) <volume>137</volume>:<fpage>126</fpage>&#x02013;<lpage>46</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2023.02.016</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ejere</surname> <given-names>AH</given-names></name> <name><surname>Duressa</surname> <given-names>GF</given-names></name> <name><surname>Woldaregay</surname> <given-names>MM</given-names></name> <name><surname>Dinka</surname> <given-names>TG</given-names></name></person-group>. <article-title>A robust numerical scheme for singularly perturbed differential equations with spatio-temporal delays</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2023</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1125347</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2023.1125347</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Daba</surname> <given-names>IT</given-names></name> <name><surname>Duressa</surname> <given-names>GF</given-names></name></person-group>. <article-title>Numerical treatment of singularly perturbed unsteady Burger-Huxley equation</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2023</year>) <volume>8</volume>:<fpage>1061245</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2022.1061245</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">36353358</pub-id></citation></ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Derzie</surname> <given-names>EB</given-names></name> <name><surname>Munyakazi</surname> <given-names>JB</given-names></name> <name><surname>Dinka</surname> <given-names>TG</given-names></name></person-group>. <article-title>A NSFD method for the singularly perturbed Burgers-Huxley equation</article-title>. <source>Front Appl Math Stat</source>. (<year>2023</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1068890</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2023.1068890</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">38304393</pub-id></citation></ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Li</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Singh</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Ilhan</surname> <given-names>OA</given-names></name> <name><surname>Manafian</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Gasimov</surname> <given-names>YS</given-names></name></person-group>. <article-title>Modulational instability, multiple Exp-function method, SIVP, solitary and cross-kink solutions for the generalized KP equation</article-title>. <source>AIMS Math</source>. (<year>2021</year>) <volume>6</volume>:<fpage>7555</fpage>&#x02013;<lpage>84</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/math.2021441</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>El Ahmadi</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Ayoujil</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Berrajaa</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Existence and multiplicity of solutions for a class of double phase variable exponent problems with nonlinear boundary condition</article-title>. <source>Adv Math Models Appl</source>. (<year>2023</year>) <volume>8</volume>:<fpage>401</fpage>&#x02013;<lpage>14</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nachaoui</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>An iterative method for cauchy problems subject to the convection-diffusion equation</article-title>. <source>Adv Math Models Appl</source>. (<year>2023</year>) <volume>8</volume>:<fpage>327</fpage>&#x02013;<lpage>38</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mardanov</surname> <given-names>MJ</given-names></name> <name><surname>Sharifov</surname> <given-names>YA</given-names></name> <name><surname>Gasimov</surname> <given-names>YS</given-names></name> <name><surname>Cattani</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <article-title>Non-linear first-order differential boundary problems with multipoint and integral conditions</article-title>. <source>Fractal Fract</source>. (<year>2021</year>) <volume>5</volume>:<fpage>15</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/fractalfract5010015</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>O&#x00027;Malley</surname> <given-names>RE</given-names></name></person-group>. <source>Introduction to Singular Perturbations</source>. New York, NY (<year>1974</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kellogg</surname> <given-names>RB</given-names></name> <name><surname>Tsan</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Analysis of some difference approximations for a singular perturbation problem without turning points</article-title>. <source>Math Comput</source>. (<year>1978</year>) <volume>32</volume>:<fpage>1025</fpage>&#x02013;<lpage>39</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/S0025-5718-1978-0483484-9</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">30656504</pub-id></citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>