<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Astron. Space Sci.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Astronomy and Space Sciences</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Astron. Space Sci.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-987X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">878156</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fspas.2022.878156</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Astronomy and Space Sciences</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>The Average Radial Speed of Light From Near to Far Space Surrounding the Kerr&#x2013;Newman Super-Gravitational Source</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Pei</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Average Radial Speed of Light</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Pei</surname>
<given-names>Ting-Hang</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/898113/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>Institute of Astronomy and Astrophysics</institution>, <institution>Academia Sinica</institution>, <addr-line>Taipei</addr-line>, <country>Taiwan</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/159676/overview">Gaetano Lambiase</ext-link>, University of Salerno, Italy</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1719902/overview">Horacio Vieira</ext-link>, University of T&#xfc;bingen, Germany</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1729842/overview">Sumanta Chakraborty</ext-link>, Indian Association for the Cultivation of Science, India</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Ting-Hang Pei, <email>thpei142857@gmail.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Cosmology, a section of the journal Frontiers in Astronomy and Space Sciences</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>31</day>
<month>08</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>9</volume>
<elocation-id>878156</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>25</day>
<month>02</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>30</day>
<month>05</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Pei.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Pei</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>The Kerr&#x2013;Newman metric is used to discuss the average radial speed of light from near to far space surrounding the super-gravitational source like a black hole which can be observed by a weak-gravitational reference frame such as an observer on the Earth. The velocity equation of light near the black hole is represented by the Boyer&#x2013;Lindquist coordinates (<italic>t</italic>, <italic>r</italic>, <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), and the main parameters are the Schwarzschild radius <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, the rotation term <italic>a</italic>, and the charged term <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub>. From the calculations, the average radial speed of light from <italic>r</italic> &#x3d; <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <italic>r</italic> &#x3d; <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> with <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is possibly observed exceeding <italic>c</italic> by an observer on the Earth. The result can extend to the large <italic>r</italic> place when the rotation of the black hole is high or the charge is very large. This average radial speed finally approaches <italic>c</italic> far away from the black hole. We also propose a new explanation based on our results that the observation of the faster-than-light particle is due to the light bending near the Kerr&#x2013;Newman black hole or supermassive star with very strong gravity. In addition, two superluminal theories used to explain the speed of light in astronomy are compared. One is the Doppler effect in special relativity, and the other is the change in the photon speed due to the QED contribution of one-loop vacuum polarization to the photon effective action. The former seems to mainly appear as the change of the observed wavelength or frequency, while the latter is probably the random and irregular occurrences. Our explanation is based on the Kerr&#x2013;Newman metric in general relativity, and it extends the discussion from the flat spacetime in special relativity to the curved spacetime which is suitable for many superluminal observations near the super-gravitational sources like the black hole. Our calculations are used to verify tangible observations like the M87 jet.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>Kerr&#x2013;Newman metric</kwd>
<kwd>black hole</kwd>
<kwd>superluminal phenomenon</kwd>
<kwd>Schwarzschild radius</kwd>
<kwd>average radial speed</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>The black hole has been studied for more than one century. Its strong gravity attracts a lot of scientists to study the physics of the black hole. Traditional thoughts treat the black hole with a singularity, collecting all mass and charges there. The non-rotational and uncharged black hole is defined by the Schwarzschild radius <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> equal to 2<italic>GM</italic>/<italic>c</italic>
<sup>2</sup>, where <italic>M</italic> is the mass of the black hole, <italic>c</italic> is the speed of light in free space, and <italic>G</italic> is the gravitational constant. According to general relativity, its spacetime structure is tremendously changed and much different from the flat one such as the Minkowski spacetime structure. It causes the curiosity to think about what is the speed of light at the black hole measured or observed by an observer in a reference frame like on the Earth if possible?</p>
<p>Recently, the superluminal phenomena attract a lot of researchers and, at the same time, some astronomical observations have been reported, especially the places near the black holes (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Blandford et al., 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Mirabel and Rodr&#xed;guez, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B51">Rodr&#xed;guez and Mirabel, 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Belloni et al., 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B43">Orosz et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Asada et al., 2014a</xref>). Thus, it also causes our curiosity to discuss these phenomena by using the Kerr&#x2013;Newman metric (<xref ref-type="bibr" rid="B42">Newman et al., 1965</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B64">Wilkins, 1972</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Adamo and Newman, 2016</xref>) based on general relativity. On the one hand, the time dilation in astronomical observations has been observed for many years (<xref ref-type="bibr" rid="B56">Shapiro, 1964</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B55">Shapiro et al., 1971</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B63">Tomislav Kundi&#x2019;c Turner et al., 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B37">Lovell et al., 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B10">Biggs et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Demorest et al., 2010</xref>), and the speed of light is indeed affected by gravity. According to the astronomical observations on the Earth, the average speed of light can be different from the speed in free space. They provide phenomenological proof that the averagely observed speed of light is changeable. On the other hand, the surface tangential speed of a rotating black hole has been found close to <italic>c</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B50">Risaliti et al., 2013</xref>), so the discussion about the rotating effect on the speed of light is meaningful and to discuss the superluminal phenomenon becomes reasonable. In this research, the Kerr&#x2013;Newman metric is used to discuss the averagely observed radial speed of light near the black hole, and some special results are given.</p>
<p>We still follow that light has a local speed limit of <italic>c</italic> in the framework of general relativity. It does not affect our research here because we strengthen the measured time to be the Earth time. All our astronomical observations are from the viewpoints of the Earth so the basic thing we have to know is that the so-called faster-than-light phenomena are observed on the Earth and the experienced time is recorded on the Earth. Therefore, our discussions about the average speed of light equal to distance divided by time are reasonable because we use the Earth time to discuss these phenomena which still obey the principle of general relativity. Such discussions match the criteria of the astronomical observations on the Earth. All our derivations are obtained rigorously according to the one solution of Einstein&#x2019;s field equation in general relativity, and the study focuses on the rotating and charged super-gravitational source. We make sure that the speed limit of light remains <italic>c</italic> in the local reference frame without violating the causality.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 The Kerr&#x2013;Newman Metric and the Velocity of Light at the Black Hole</title>
<p>When we discuss the propagation of light from outer space through the event horizon into the black hole, the spacetime structure for the black hole is needed. There are three basic parameters to describe a black hole, the mass term <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> with its total mass <italic>M</italic>, the rotation term <italic>a</italic> with angular momentum <italic>J</italic>, and the charged term <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> with the total charge <italic>Q</italic>. There are several metrics to discuss Einstein&#x2019;s spacetime structure, and the Kerr&#x2013;Newman metric (<xref ref-type="bibr" rid="B42">Newman et al., 1965</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B64">Wilkins, 1972</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Adamo and Newman, 2016</xref>) is the one that can simultaneously include these three parameters. Some other metrics (<xref ref-type="bibr" rid="B42">Newman et al., 1965</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Asada et al., 2014a</xref>) or alternative coordinates describing the spacetime structures for the black hole have been revealed many years ago. The expression for the Kerr&#x2013;Newman metric in the Boyer&#x2013;Lindquist coordinates (<italic>t</italic>, <italic>r</italic>, <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) (<xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>) is<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the proper time and <italic>t</italic> is the coordinate time,<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<italic>a</italic> &#x3d; <italic>J</italic>/<italic>Mc</italic> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub>
<sup>
<italic>2</italic>
</sup> &#x3d; <italic>KQ</italic>
<sup>2</sup>
<italic>G</italic>/<italic>c</italic>
<sup>4</sup>, where <italic>K</italic> is the Coulomb&#x2019;s constant and <italic>Q</italic> is the total charge. The propagation of light is along the geodesic with g<sub>
<italic>uv</italic>
</sub>d<italic>x</italic>
<sup>
<italic>u</italic>
</sup>d<italic>x</italic>
<sup>
<italic>v</italic>
</sup> &#x3d; d<italic>s</italic>
<sup>2</sup> &#x3d; 0 (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>), and it has been used to deduce the velocity of light in the Schwarzschild metric (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>) and Kerr metric (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>). Then, <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref> gives an equation to describe three velocity components of light (d<italic>r</italic>/d<italic>t</italic>, <italic>r</italic>d<inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>/d<italic>t</italic>, and <italic>r</italic>sin<inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> d<inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>/d<italic>t</italic>)<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The relationship between each velocity component and the coordinate (<italic>r</italic>, <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>, and each velocity component must be real by observation. This way to derive the light velocity has been used to deal with that in the Schwarzschild metric by an observer at infinity (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>). Because d<italic>s</italic>
<sup>2</sup> <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 0 for light, calculating (d<italic>r</italic>/d <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>r</italic>d<inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>/d<inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <italic>r</italic>sin<inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>d<inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>/d<inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is inappropriate for light. It is also pointed out that <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0 in the light reference frame (<xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>). Recently, the observations of the massive particles entering the black hole at the speed of 0.3<italic>c</italic> have been reported, and it proves that the particle can fall into the black hole at a very high speed (<xref ref-type="bibr" rid="B46">Pounds et al., 2018</xref>). In order to satisfy the truth that light can propagate into the black hole, the radial speed of light at the event horizon must be nonzero and the speeding time must be finite by the observations. However, the Kerr&#x2013;Newman metric has a mathematical singularity at <italic>r</italic> &#x3d; 0 and <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> due to a physical singularity with infinite mass density at the center. Such singularity is possibly removed. The finite-size nucleus in the black hole is a way to avoid this mathematical singularity.</p>
<p>Then, we briefly review some related discussions that have already been in some textbooks. When we discuss the black hole, the event horizon is defined as the speed of light being zero by the observer far away from a black hole. The speed of light is also not a constant observed by the far-away observers. For example, the Schwarzschild metric (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B41">Mould, 2002</xref>) for a black hole of mass <italic>M</italic> is<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The coordinate time in a gravitational field is the time read by the clock stationed at infinity because the proper time and coordinate time become identical (<xref ref-type="bibr" rid="B41">Mould, 2002</xref>). The geodesic of light obeys <italic>ds</italic>
<sup>2</sup> &#x3d; 0, then we have the radial speed of light <italic>v</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> at the black hole (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>)<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>observed by the far-away observer in the no gravitational field where <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> &#x3d; 2<italic>GM</italic>/<italic>c</italic>
<sup>2</sup> is the Schwarzschild radius (<xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B41">Mould, 2002</xref>). The very weak gravitational field like on the Earth is a very approximate place to use this equation. It is obvious that the radial velocity is not a constant in the varying gravity and zero at <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. In the Schwarzschild metric, it also indicates that light as well as other massive particles will spend infinite time at <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> by an observer in a reference frame far away from the black hole like on the Earth. Considering a photon initially at place <italic>r</italic>
<sub>0</sub>, the total spending time <italic>t</italic>&#xae; when it reaches the place <italic>r</italic> along the radial direction is (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Landau and Lifshitz, 1975</xref>)<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This integration result tells us that at any initial place moving radially toward the Schwarzschild black hole, the observed time at the place far away from the Schwarzschild black hole is infinitely long when the photon reaches the Schwarzschild radius. On the other hand, from the perspective of the proper time <italic>&#x3c4;</italic>, the relation between the infinitesimal coordinate time <italic>dt</italic> and the infinitesimal proper time <italic>d&#x3c4;</italic> is (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Landau and Lifshitz, 1975</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">De Felice and Clarke, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Hans, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B41">Mould, 2002</xref>)<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The total proper time spent from <italic>r</italic>
<sub>0</sub> to <italic>r</italic> is (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Landau and Lifshitz, 1975</xref>)<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This result tells us that the total time <italic>&#x3c4;</italic> in the free-falling case from the position <italic>r</italic> &#x3d; <italic>r</italic>
<sub>0</sub> to <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> is finite, unlike the total observed time measured by the observers far away from the black hole, which is infinite. Therefore, we see that the same event exhibiting different observed times from the observers in the different reference frames is one of the topics we want to discuss in this article.</p>
<p>Actually, the same discussions also appear in the Kerr metric. The Kerr metric is<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The definition of <italic>a</italic> is also the same as in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Eqs. 3</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref>. Then, we can calculate the velocity of light as follows (<xref ref-type="bibr" rid="B43">Orosz et al., 2001</xref>):<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Even if the frame-dragging effect is considered, it also gives a solution that d<italic>&#x3a6;</italic>/d<italic>t</italic> &#x3d; 0 (refer to Eq. 11.72, <xref ref-type="bibr" rid="B54">Schutz, 1985</xref>). Discussion in our article is reasonable and defensible. Therefore, our same discussions in the Kerr&#x2013;Newman metric are meaningful in the following.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 The Conditions for Using the Kerr&#x2013;Newman Metric at the black hole</title>
<p>According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>, it permits one to calculate the speed of light at the black hole. A good star for discussions is choosing the geodesic of light only along the radial direction. Once an incident direction at certain <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is chosen, the velocity component d<italic>r</italic>/d<italic>t</italic> of light can be the only function of <italic>r</italic>. According to the equivalence principle in general relativity, the time dilation is more explicit as light is closer to the center of the black hole because of the stronger gravity. Using <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>, we can then calculate how much time light spends in or out of the black hole along the radial direction and its average speed from the measurement of an observer in a reference frame far away from the black hole like on the Earth. In such a case, the geodesic is along the radial direction, and it gives the relation between d<inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and d<italic>t</italic>
<sup>2</sup>, that is,<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>However, as we know, there are some singularities in the Kerr&#x2013;Newman metric (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Adamo and Newman, 2016</xref>). In order to really describe a physically reasonable black hole and avoid two event horizons (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Adamo and Newman, 2016</xref>), some conditions are required. Because we deal with a physical world and not pure mathematics, it has to describe the black hole more reasonably. The gravitational energy as well as the electric energy are both proportional to 1/<italic>r</italic>, and all mass and charges collected at the singularity at the center of the black seem to be very unreasonable. After all and theoretically speaking, the black hole in most cases is evolutional from the previous star that only has finite total energy.</p>
<p>Then, the transformation between the proper time and the time of the reference frame far away from the black hole in <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref> is positive, and it requires both the denominator and numerator satisfying<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref>, it can be expanded as<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>At <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2, <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref> requires the condition<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It is the condition at <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2 but not for other places <italic>r &#x3e;</italic> 0. Like at <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>
<italic>,</italic> it only requires<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and when <italic>r</italic> &#x3e; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref> automatically satisfies. The other requirement is for the d<italic>r</italic>
<sup>2</sup> term in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>, that is,<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It also gives a condition at <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>However, similar to <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref> at <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, it only requires<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The results of <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eqs. 18</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">21</xref>, and <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">22</xref> seem to tell us the charged structure of a black hole. If we replace the concept of singularity with the finite-size nucleus in the black hole, then it can be explained and become reasonable. It means that the totally enclosed charges <italic>Q</italic> is a function of <italic>r</italic> and has the expression <italic>Q</italic> &#x3d; <italic>Q</italic>(r) or<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref> reveals that the totally enclosed charges have a minimum requirement <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2, and <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eqs. 19</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">22</xref> imply that the region between <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2 can be occupied by the opposite charges, so the totally enclosed charges at <italic>r</italic> &#x3e; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> can be possibly very small even close to zero.</p>
<p>According to the equivalence principle in general relativity, time dilation gives the other condition from <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>, that is,<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As mentioned in <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eq. 23</xref>, <italic>R</italic>
<sub>Q</sub> is a function of <italic>r</italic>, and <italic>r</italic> continuously satisfies condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Eq. 24</xref> from <italic>r</italic> &#x3d; 0, so the correct condition for any place between <italic>r</italic> &#x3d; 0 and <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> is<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This condition is physical and reasonable because the Kerr&#x2013;Newman metric should correctly exist everywhere and not be bounded by some region or excluded by the singularity. If the time dilation is held correctly everywhere and no other physical mechanism limits this concept, then <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Eq. 25</xref> gives the right condition. Otherwise, <italic>r</italic> &#x3c;<inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> would not be a well-defined space. At <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, it further tells us that<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 The Average radial Speed of Light and the Superluminal Phenomenon Near the Black Hole</title>
<p>After discussing the condition of <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then we can calculate the spending time for light traveling from one place to another in or out of the black hole along the radial direction. The results are reasonable at least for the radial directions from two poles and the place in the equatorial plane. According to the principle of equivalence, in those places, the accelerating directions are along the radial directions. Then, from <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>, the square velocity (d<italic>r</italic>/d<italic>t</italic>)<sup>2</sup> is<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>or<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, it gives d<italic>r</italic>/d<italic>t</italic>
<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The sign &#x201c;<inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x201d; means that light can propagate forwardly and backwardly. It must be correct in the outer of the black hole. Here, we choose the positive (&#x2b;) expression in <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Eq. 29</xref> for convenient discussion. To calculate the spending time from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub>
<italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to <italic>r</italic> &#x3d; <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>2</sub>
<italic>R</italic>
<sub>S</sub> for non-negative <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub> and <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>2</sub> and different <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it needs to integrate the time <italic>t</italic> and the radial distance <italic>r</italic> by moving d<italic>r</italic> and d<italic>t</italic> to different sides of <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Eq. 29</xref>. The spending time <italic>T</italic>
<sub>
<italic>Measure</italic>
</sub> is the time measured by an observer in a reference frame like on the Earth or the center of the black hole where the gravitation is zero for a black hole with a finite-size nucleus. Then, the integrals are<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Setting<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>it gives<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;&#xb3;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and <italic>y</italic> &#x3e; 0 when we consider <italic>r</italic>&#x3e; <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then, the expression of <italic>r</italic> is<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Eq. 31</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Eq. 33</xref>, the square-root term is non-imaginary, and &#x2b; is for <italic>r</italic> &#x3e; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2 and &#x2013; is for <italic>r</italic> &#x2264; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2 in <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Eq. 33</xref>. From this expression, we have<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>or<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Eq. 34</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref> and considering &#x2b; for <italic>r</italic> &#x3e; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2 and &#x2013; for <italic>r</italic> &#x2264; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>/2, then we have the measurement time <italic>T</italic>
<sub>
<italic>measure</italic>
</sub>
<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These three parts of the total integral, <italic>I</italic>
<sub>1</sub>, <italic>I</italic>
<sub>2</sub>, and <italic>I</italic>
<sub>3</sub>, show the different forms of the elliptical integrals. Then, we set {<italic>&#x3b6;</italic>, <italic>&#x3c9;</italic>, <italic>&#x3b7;</italic>} &#x3d; {<inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>} with the condition <italic>&#x3b6;</italic>&#x3e;<italic>&#x3c9;</italic>&#x3e;<italic>&#x3b7;</italic> in integrals. Without considering <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it gives three possible situations and corresponding parameters <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>1</sub>, <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>2</sub>, and <italic>q</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B29">Gradshteyn and Ryzhik, 2007</xref>).<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e38a">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arcsin</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e38b">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arcsin</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e38c">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and<disp-formula id="e40a">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arcsin</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e40b">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arcsin</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e40c">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and<disp-formula id="e42a">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arcsin</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e42b">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arcsin</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e42c">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42c)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Supposing <italic>y</italic>
<sub>lower</sub> &#x3d; max <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then the first two integrals become<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m86">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The third integral has the solution as<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>According to these three situations, the total integrals are also divided into three results accompanying three parameters <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These results are suitable for<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>However, it automatically exists for any non-negative <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub> and <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>2</sub>. When <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 0, <xref ref-type="disp-formula" rid="e46">Eq. 46</xref> gives <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and situations 2 and 3 satisfy it because <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. When we check situation 1, it gives<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(47)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It is based on the factor that <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then, these three results are listed as follows:</p>
<p>
<bold>Results 1</bold> for situation 1:<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ6">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(48)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <italic>E</italic>(<italic>&#x3bc;</italic>, <italic>q</italic>) and <italic>F</italic>(<italic>&#x3bc;</italic>, <italic>q</italic>) are the incomplete elliptic integrals of the first and second kinds, respectively.</p>
<p>
<bold>Result 2</bold> for situation 2:<disp-formula id="equ7">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ8">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ9">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ10">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ11">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ12">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(49)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<bold>Result 3</bold> for situation 3:<disp-formula id="equ13">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ14">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ15">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ16">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ17">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(50)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Results 1 to 3 mean the measurements of the average radial speed of light at different orders of {<italic>&#x3b6;</italic>, <italic>&#x3c9;</italic>, <italic>&#x3b7;</italic>} from a reference frame far away from the black hole like on the Earth. Because we only consider the inequalities between <italic>&#x3b6;</italic>, <italic>&#x3c9;</italic>, and <italic>&#x3b7;</italic>, we have to further consider two of them or all of them that are equal. Considering <italic>&#x3b7;</italic> &#x3d; <italic>&#x3b6;</italic>, we have <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref>, and the integral <italic>I</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>I</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>I</italic>
<sub>3</sub> for <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is<disp-formula id="equ18">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ19">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ20">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ21">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ22">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ23">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ24">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ25">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ26">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(51)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, considering <italic>&#x3b7;</italic> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>, we have <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref>, and the integral <italic>I</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>I</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>I</italic>
<sub>3</sub> for <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is<disp-formula id="equ27">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ28">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ29">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ30">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ31">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ32">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ33">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ34">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ35">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(52)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Considering <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have the case at two poles: <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, but <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The speed of the integral in <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref> can be directly calculated. Then, one can proceed with the integral<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(53)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the case of <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it gives<disp-formula id="equ36">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ37">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ38">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ39">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ40">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ41">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(54)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the case of <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it gives<disp-formula id="equ42">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ43">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ44">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(55)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the case of <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it gives<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Measure</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(56)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e48">Eqs 48</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e54">54</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e56">56</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref>, it gives the measurement time<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(57)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>which has different values depending on <italic>a</italic>, <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub>, and <italic>&#x3b8;</italic>. The distance <italic>D</italic> for light traveling this distance is<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(58)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>According to this, the average speed of light <italic>c</italic>
<sub>
<italic>ave</italic>
</sub> from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub>
<italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to <italic>r</italic> &#x3d; <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>2</sub>
<italic>R</italic>
<sub>S</sub> is<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(59)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, we can calculate the average radial speed of the light <italic>c</italic>
<sub>
<italic>ave</italic>
</sub>. It is easy to prove that when <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="e60">Eq. 60</xref> gives<disp-formula id="e60">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(60)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This result is the reasonable speed of light that we measure on Earth.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Demonstrated Cases of the Superluminal Phenomena Outer of the Black Hole</title>
<p>Next, we discuss the possibility of whether the superluminal phenomenon can take place at a place larger than <italic>R</italic>
<sub>S</sub>. In astronomical observations, the measurements are made during a finite period. Let <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 1 for calculating the average radial speed of light on the two-dimensional xy plane with the <italic>y</italic>-axis parallel to the rotational axis passing through the center of the black hole, and the integrals in <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref> can be calculated numerically for different <italic>a</italic>, <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub>, and <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>2</sub> cases. The center of the black hole is set as the origin of the coordinates. In order to satisfy the condition in <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Eq. 26</xref>, we consider the maximum of <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> is <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> for <italic>r</italic> &#x2265; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>.</p>
<p>In order to understand the effect of rotational term <italic>a</italic> with the small <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, first, we study two cases of <italic>a</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>a</italic> &#x3d; 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. In those cases, maximal x and y values are 10, 100, and 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1A&#x2013;C</xref>. The calculating space is divided into 1000 &#xd7; 1000 square grids, and the data in each grid represents the average radial speed in units of <italic>c</italic> calculated from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to that point so all the data <italic>r</italic> &#x2264; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> are zero in these figures. The grid size is (0.02 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>)<sup>2</sup> for the calculation of the maximal x &#x3d; <italic>y</italic> &#x3d; 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> case, (0.2<italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>)<sup>2</sup> for the calculation of the maximal x &#x3d; <italic>y</italic> &#x3d; 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> case, and (0.4 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>)<sup>2</sup> for the calculation of the maximal x &#x3d; <italic>y</italic> &#x3d; 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> case. These parameters are the same in all corresponding <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>. In <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref>, the distribution of the average radial speed of light for <italic>a</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> shows that all average radial speeds are less than <italic>c</italic>, and it becomes slower and slower as <italic>r</italic> gradually closes <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and then gradually increases as <italic>r</italic> leaves away <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. At the same distance away from the center, the average radial speed is the slowest one on the <italic>x</italic>-axis and the highest one on the <italic>y</italic>-axis. In <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1B and C</xref>, the distributions show the average radial speed in the larger range, and both of them also reveal the increased trends as <italic>r</italic> is away from the center. The data along the <italic>x</italic>-axis in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1C</xref> is drawn in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1D</xref> where the maximum of <italic>r</italic> is 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> symmetrical to the center. It shows that the average radial speed of light is only about 0.2 <italic>c</italic> at the place adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and gradually close to <italic>c</italic> far away from the center.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Distribution of the average radial speed of light in units of <italic>c</italic>, calculated from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to the random point <italic>S</italic>, in the case that <italic>a</italic> &#x3d; 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximums of x and y are both <bold>(A)</bold> 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <bold>(B)</bold> 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and <bold>(C)</bold> 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. <bold>(D)</bold> Distribution of the average radial speed of light along the <italic>x</italic>-axis in <bold>(C)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g001.tif"/>
</fig>
<p>Then, we consider the case of <italic>a</italic> &#x3d; 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. It is very explicit that the highest average radial speed of more than 20.0 <italic>c</italic> mainly distributes in a very narrow range near the <italic>x</italic>-axis as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref>, and the maximum is close to 45.0 <italic>c</italic>. The average radial speed quickly drops to about 10 <italic>c</italic> as <italic>r</italic> &#x3d; 20 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2B and C</xref>. As <italic>r</italic> increases, it gradually goes to <italic>c</italic>. Comparing the calculations with those in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, the highest average speed is not on the <italic>y</italic>-axis. On the contrary, the highest value appears on the <italic>x</italic>-axis and the slowest one on the <italic>y</italic>-axis at the same <italic>r</italic>. Similar to <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1D</xref>, the distribution along the <italic>x</italic>-axis is shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2D</xref> where the maximum of <italic>r</italic> is 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> symmetrical to the center. In particular, the maximum on the <italic>x</italic>-axis is not at the place adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> but a little away from <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximum is at about <italic>r</italic> &#x3d; 2 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Distribution of the average radial speed of light in units of <italic>c</italic>, calculated from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to the random point <italic>S</italic>, in the case that <italic>a</italic> &#x3d; 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximums of x and y are both <bold>(A)</bold> 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <bold>(B)</bold> 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and <bold>(C)</bold> 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. <bold>(D)</bold> Distribution of the average radial speed of light along the <italic>x</italic>-axis in <bold>(C)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g002.tif"/>
</fig>
<p>The third case is similar to the first one in which <italic>a</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> but <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> increases from 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> However, the results are much different from those in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. In <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>, the maximum is at the place adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> on the <italic>x</italic>-axis, and a lot of places show the average radial speed of more than 0.8 <italic>c</italic>. Therefore, increasing <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> from 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> also raises the average radial speed and changes the distribution. In <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3B and C</xref>, the distributions in the larger ranges show that the variation along the <italic>x</italic>-axis is larger than that along the <italic>y</italic>-axis and the equi-speed surfaces are elliptic shapes. The distribution along the <italic>x</italic>-axis in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3C</xref> is drawn in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref> where the average radial speed is about 1.4 <italic>c</italic> adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and quickly drops to the minimum of roughly 0.85 <italic>c</italic> at about <italic>r</italic> &#x3d; 4.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximum of <italic>r</italic> is 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> symmetrical to the center in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref>. After this minimum, it slowly increases close to 1.0 <italic>c</italic>. Along each direction, all average radial speeds show similar trends reaching 1.0 <italic>c</italic> when <italic>r</italic> increases largely.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Distribution of the average radial speed in units of <italic>c</italic>, calculated from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to the random point <italic>S</italic>, in the case that <italic>a</italic> &#x3d; 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximums of x and y are both <bold>(A)</bold> 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <bold>(B)</bold> 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and <bold>(C)</bold> 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. <bold>(D)</bold> Distribution of the average radial speed of light along the <italic>x</italic>-axis in <bold>(C)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g003.tif"/>
</fig>
<p>The fourth case holds <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> equal to 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> but increases <italic>a</italic> to 10.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. In <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref>, the maximum of about 10.0 <italic>c</italic> is also adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> on the <italic>x</italic>-axis. The average radial speed of more than half maximum distributes in a narrow range near the <italic>x</italic>-axis but is not like the result in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> where the distribution is more centralized to the <italic>x</italic>-axis. As enlarging the calculation range, the average radial speed of more than 2.0 <italic>c</italic> mainly distributes near the <italic>x</italic>-axis and very close to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> as shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4B and C</xref>. The distribution of the average radial speed along the <italic>x</italic>-axis is drawn in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4D</xref>, in which it drops very quickly from the place adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. Finally, the average radial speed is close to 1.0 <italic>c</italic> as <italic>r</italic> is very large in our calculations.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Distribution of average radial speed in units of <italic>c</italic>, calculated from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to the random point <italic>S</italic>, in the case that <italic>a</italic> &#x3d; 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximums of x and y are both <bold>(A)</bold> 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <bold>(B)</bold> 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and <bold>(C)</bold> 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. <bold>(D)</bold> The distribution of the average radial speed of light along the x-axis in <bold>(C)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g004.tif"/>
</fig>
<p>The fifth case uses the same <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>a</italic> is increased to 50 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> in order to investigate the effect of the rotation on the average radial speed. In <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref>, the distribution of the average radial speed of more than 20.0 <italic>c</italic> is very close to the axis symmetric to the center within 4.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximum of about 50.0 <italic>c</italic> is also adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> on the <italic>x</italic>-axis. Comparing <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref> with <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref>, it shows this distribution closer to the <italic>x</italic>-axis and more centralized. In the enlarged space as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5B and C</xref>, the average radial speed of more than 20.0 <italic>c</italic> is close to the center. The distribution of the average radial speed along the <italic>x</italic>-axis is shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5D</xref> where it quickly drops from the place adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and the calculation is close to 1.0 <italic>c</italic> the same as in previous cases.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Distribution of the average radial speed of light in units of <italic>c</italic>, calculated from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to the random point <italic>S</italic>, in the case that <italic>a</italic> &#x3d; 50 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximums of x and y are both <bold>(A)</bold> 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <bold>(B)</bold> 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and <bold>(C)</bold> 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. <bold>(D)</bold> The distribution of the average radial speed of light along the <italic>x</italic>-axis in <bold>(C)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g005.tif"/>
</fig>
<p>The sixth case continues the previous discussion where <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> is still 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>a</italic> is increased to 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. In <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>, the maximum of about 100.0 <italic>c</italic> is also adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> on the <italic>x</italic>-axis. The distribution of the average radial speed of more than 40.0 <italic>c</italic> is much closer to the <italic>x</italic>-axis symmetric to the center and its range is within 4.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. When enlarging the calculation space, it shows the average radial speed of more than 40.0 <italic>c</italic> close to the center as shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6B and C</xref>. The distribution along the <italic>x</italic>-axis is shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6D</xref> where it quickly drops to 1.0 <italic>c</italic> from <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and the calculation reveals the same result as the previous cases.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Distribution of the average radial speed of light in units of <italic>c</italic>, calculated from <italic>r</italic> &#x3d; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> to the random point <italic>S</italic>, in the case that <italic>a</italic> &#x3d; 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. The maximums of x and y are both <bold>(A)</bold> 10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <bold>(B)</bold> 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and <bold>(C)</bold> 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. <bold>(D)</bold> The distribution of the average radial speed of light along the <italic>x</italic>-axis in <bold>(C)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g006.tif"/>
</fig>
<p>Then, we compare these cases with each other and find out the effects of <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> and <italic>a</italic>. Each data is discrete and we connect them in a smooth curve. In <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref>, we investigate the effect of <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> using the calculations in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1D</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2D</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3D</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6D</xref>. The figure shows log<sub>10</sub> of all curves. Comparing <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1D</xref> with <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref>, the case of 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> shows the minimum adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, and the case of 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> has a maximum adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and then drops to a minimum a little away from <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. Both cases show very close values when <italic>r</italic> is more than 80 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and then gradually increase to zero when <italic>r</italic> &#x3d; 200 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. For another two cases of 0.1 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> and 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> with the same <italic>a</italic> &#x3d; 100 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, the smaller <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> shows a drop when <italic>r</italic> is close to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and the maximum is at a distance a little away from <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, whereas the bigger one has a maximum adjacent to <italic>Rs</italic>. Both values almost overlap when <italic>r</italic> is larger than 4.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and gradually decrease to zero as <italic>r</italic> increases largely. So the larger rotational term <italic>a</italic> needs longer distance to reach the average radial speed close to 1.0 <italic>c</italic>. The same result is also revealed in the four different rotation cases where <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> holds at 1.0 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> as shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7B</xref>. All curves show the maximums adjacent to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and decrease to zero as <italic>r</italic> is large enough. It means when the observer is far away from the black hole, the measurement of the average radial speed of light is close to <italic>c</italic> as we measure on the Earth. This result can be applied to other superstars that produce strong gravity with high rotation.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Log<sub>10</sub> of the smooth curves from <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1D</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2D</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F3">3D</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6D</xref>. <bold>(B)</bold> Log<sub>10</sub> of the smooth curves from Figures <xref ref-type="fig" rid="F3">3D</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F6">6D</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Why the Speed of the Massive Particle Is Astronomically Measured Faster Than That of Light?</title>
<p>According to the previous results, the average radial speed of light is possibly more than <italic>c</italic> very tiny from the black hole to a faraway place such as the Earth as long as the radial speed is the dominant part. Some reports (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Blandford et al., 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Mirabel and Rodr&#xed;guez, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B51">Rodr&#xed;guez and Mirabel, 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Belloni et al., 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B43">Orosz et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Asada et al., 2014a</xref>) showed that the speed of the particle away from the black hole was measured faster than <italic>c</italic>. This kind of phenomenon violates the special relativistic theory and makes us think about other possibilities. Here, we use our results to give another explanation.</p>
<p>As we know, there exists significant light bending near the superstar or black hole due to the strong gravity. Gravitational lensing is an example (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Ehlers and Rindler, 1997</xref>). Then, we consider the relativistically electric particles leaving the black hole and radiating electromagnetic waves at two places A and B as shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. Supposing the time difference measured in the Earth system is 1&#xa0;year and the speeds of the particles are all less than <italic>c</italic>. So how can the measurements on the Earth give particles faster than <italic>c</italic>? As shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, light radiated at place A forwards to the Earth and will be received after time <italic>t</italic>. Then, when the particles move to place B, light is radiated and will be received after time <italic>t</italic>-1 year on the Earth, the actual path for the particles is along AB and the actual length is AB. Light emitted at A is along the trajectory with the average speed <italic>c</italic>
<sub>1</sub> and light emitted at B is along the other one with the average speed c<sub>2</sub>. The time difference between these two trajectories is 1 year, and the former spending time is more than the latter. Due to the strong gravitation, two trajectories are curved near the black hole and approximate two straight lines far away from the black hole. The curvature of the light trajectory from A can be larger than that from B. Due to the light bending, the observed path of the particles is along A&#x2032;&#x2019;B&#x2032;, not AB. We call the path A&#x2032;B&#x2032; the imaging path and its distance the imaging length. The phenomenon is much similar to the observation of particles in water by an observer above water. The different refraction indices between water and air cause light to change its direction at the interface and result in the observer thinking of the particle is in shallow water. Therefore, the light bending near the black hole results in the imaging length A&#x2032;B&#x2032; longer than the actual length AB. The ratio of A&#x2032;B&#x2032; to AB might be several times, so it gives the results of the particles faster than <italic>c</italic>.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Two light trajectories with different average speeds cause the visual illusion in astronomical observations. It would result in the conclusion of the faster-than-light particle. Here, <italic>c</italic>
<sub>1</sub> and <italic>c</italic>
<sub>2</sub> are very close to <italic>c</italic> and possibly more or less than <italic>c</italic> being very tiny.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g008.tif"/>
</fig>
<p>After all, special relativity (<xref ref-type="bibr" rid="B38">Marion and Thornton, 1988</xref>) tells us that the massive particle cannot be speeded higher than <italic>c</italic> and its relativistic mass is close to infinite when the speed is very close to <italic>c</italic>. This principle has been verified in each operation on the synchrotron accelerator, and it always needs a lot of energy to speed an electron close to <italic>c</italic>. We would expect that it is also the same phenomenon in most places even near the black hole because the massive particle is far away from the black hole with only finite total energy and its energy would be conserved even when it moves to the neighboring place of the black hole. However, when the speed of the massive particle is faster than the speed of light, it might be expected that a phenomenon like Cherenkov&#x2019;s radiation would be observed in the regions near the black hole, some supermassive stars, or planets with strong gravity.</p>
<p>The speed of light near a massively rotating and charged black hole can be observed faster than it on Earth. This result can be one way to explain the flares near the black hole at IC 310 recorded on 12/13 November 2012 (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Aleksi&#x107; et al., 2014</xref>). The second way to explain the superluminal phenomena of the massive jets ejected from some quasars or black holes [&#x2212;7] is based on our discussions. The superluminal phenomenon of light from the Earth&#x2019;s viewpoint is the reason that we measure or observe the speed of light by the definition of d<italic>r</italic>/d<italic>t</italic>, not d<italic>r</italic>/d<italic>&#x3c4;</italic> in the spontaneously local reference frame. Actually, the speed of light in the local reference frame near some quasars or black holes is still <italic>c</italic>, but it may be observed or measured to be larger than <italic>c</italic> on the Earth. According to the same statement, it is easy to speculate that the massive particles fully or most partly moving along the radial direction away from some quasars or black holes are possibly observed in their superluminal phenomena on the Earth, as long as their speeds in the spontaneously local reference frames are very close to <italic>c</italic>. Therefore, we can observe some relativistically massive jets moving faster than <italic>c</italic> near some quasars or black holes (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Blandford et al., 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Mirabel and Rodr&#xed;guez, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B51">Rodr&#xed;guez and Mirabel, 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Belloni et al., 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B43">Orosz et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Asada et al., 2014a</xref>).</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>7 Comparison With Other Theories Explaining the Superluminal Light</title>
<p>There are also some theories to explain the superluminal light in astronomy. In the following, two previous theories are reviewed. The first one is the corrections to the local propagation of photons calculated by the quantum electrodynamics (QED) contribution of the one-loop vacuum polarization to the photon effective action on a generally curved background manifold (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>). The so-called vacuum polarization is the photon being virtue <italic>e</italic>
<sup>&#x2212;</sup>-<italic>e</italic>
<sup>&#x2b;</sup> pair for part of the time (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>). The two leading terms in the photon effective action are (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Shore, 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Hallowood and Shore, 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">De Rham and Andrew, 2020</xref>)<disp-formula id="e61">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(61)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where the Minkowski metric <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>), the Riemann curvature tensor <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>), <italic>F</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> is the electromagnetic field strength, <italic>m</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> is the electron mass (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Dogov and Novigov, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Shore, 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Hallowood and Shore, 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">De Rham and Andrew, 2020</xref>), <italic>a</italic> &#x3d; -5<italic>&#x3b1;</italic>/720<italic>&#x3c0;</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>), <italic>b</italic> &#x3d; 26<italic>&#x3b1;</italic>/720<italic>&#x3c0;</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>), <italic>c</italic> &#x3d; -2<italic>&#x3b1;</italic>/720<italic>&#x3c0;</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>), and <italic>d</italic> &#x3d; -24<italic>&#x3b1;</italic>/720<italic>&#x3c0;</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>) in terms of the fine structure constant <italic>&#x3b1;</italic>. The coefficients <italic>a</italic>, <italic>b</italic>, and <italic>c</italic> reveal the influence of the curvature functional, and <italic>d</italic> may be obtained from the flat-space vacuum polarization amplitude which represents the mass-off-shell effect (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>). The next term in the photon effect action is (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>)<disp-formula id="e62">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(62)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <italic>y</italic> &#x3d; 56<italic>&#x3b1;</italic>
<sup>2</sup>/720<italic>&#x3c0;</italic> and <italic>z</italic> &#x3d; &#x2212;20<italic>&#x3b1;</italic>
<sup>2</sup>/720<italic>&#x3c0;</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>). This action is used to discuss the quantum correction of photon propagation near the Reissner&#x2013;Nordstr&#xf6;m black hole of mass <italic>M</italic> and charge <italic>Q</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>), the topological black hole (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>), and the dilaton black hole (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>). The photon effective action in <xref ref-type="disp-formula" rid="e61">Eq. 61</xref> leads to the gravitational modified equation of motion for the photon (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>)<disp-formula id="e63">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(63)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This equation shows <italic>D</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>F</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> in order of <italic>O</italic>(<italic>e</italic>
<sup>2</sup>) but the term involving the coefficient <italic>d</italic> influences the motion to <italic>O</italic>(<italic>e</italic>
<sup>4</sup>) (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>). Usually, it can be omitted due to its very small influence. Therefore, the photon equation of motion approximates (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>)<disp-formula id="e64">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(64)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The more complicated photon equation of motion including the <italic>d</italic> and <italic>W</italic>
<sub>2</sub> terms is (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>)<disp-formula id="e65">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(65)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Without the one-loop quantum correction, we have <italic>D</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>F</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sup> &#x3d; 0 (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>). To study the photon equation of motion, the simplest way is to use the geometrical-optics plane-wave approximation in a gauge-invariant manner by setting <italic>F</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>f</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub>
<italic>e</italic>
<sup>
<italic>i&#x3b8;</italic>
</sup>, where <italic>f</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;&#x3bd;</italic>
</sub> is a slowly varying amplitude and <italic>&#x3b8;</italic> is the rapidly varying phase with the photon momentum <italic>k</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; <italic>D</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub>
<italic>&#x3b8;</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Shore, 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Hallowood and Shore, 2008</xref>). The electromagnetic Bianchi identity becomes (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>)<disp-formula id="e66">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(66)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Furthermore, it gives <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Dogov and Novigov, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Shore, 2006</xref>) where <italic>a</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> is the polarization vector of the photon with the condition <italic>a</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>a</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;1 (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Dogov and Novigov, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Shore, 2006</xref>). This polarization vector is orthogonal to the momentum that <italic>k</italic>
<sup>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sup>
<italic>a</italic>
<sub>
<italic>&#x3bc;</italic>
</sub> &#x3d; 0 (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>). Then, we can obtain the light cone condition (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Shore, 2006</xref>)<disp-formula id="e67">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(67)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The quantum corrections showed the tidal gravitational forces altering the low-energy speeds of photons greater than <italic>c</italic> in some cases (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Shore, 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Hallowood and Shore, 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">De Rham and Andrew, 2020</xref>). The speed of light <italic>c</italic> used here is the value in vacuum without gravity. Initially, this non-dispersive and gauge-invariant effect was demonstrated on the Schwarzschild background in which the low-energy speed of the photon traveling transversely (with momentum in the angular direction) is found to be the form (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>)<disp-formula id="e68">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2205;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</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:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(68)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>On the other hand, for the Reissner&#x2013;Nordstr&#xf6;m black hole of mass <italic>M</italic> and charge <italic>Q</italic>, the unchanged radial photon velocity and two physically polarization-dependent orbital photon velocities are given (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>). The two orbital photon velocities are<disp-formula id="e69">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2205;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>36</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>45</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(69)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and<disp-formula id="e70">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2205;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>180</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(70)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The first term in both equations is the gravitational contribution identical to the Schwarzschild background in <xref ref-type="disp-formula" rid="e67">Eq. 67</xref>. Whether it is superluminal or not is dependent on the relative magnitude of the quantum corrections in <xref ref-type="disp-formula" rid="e68">Eq. 68</xref> (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>). Another spherically symmetric spacetime is the dilaton black hole (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>), in which to first-order perturbation, the radially directed photons gives<disp-formula id="e71">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(71)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where<disp-formula id="e72">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(72)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and<disp-formula id="e73">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(73)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The light-cone condition is modified considering the QED quantum corrections. The radial photons in fact propagate superluminally when <italic>r &#x3e; r</italic>
<sub>&#x2b;</sub>, <italic>r</italic>
<sub>-</sub> in this dilatonic case even though the spacetime is still spherically symmetric. About the rotating black hole (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>), the radial motion for photons on the equatorial plane, the velocity shift is (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>)<disp-formula id="e74">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2213;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(74)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where<disp-formula id="e75">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(75)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It means the photon is possibly superluminal along the radial direction.</p>
<p>Furthermore, not only the correction speeds of photons but also the correction speeds of gravitational waves are proposed in the curved spacetime. Using a gravitational field effective theory (<xref ref-type="bibr" rid="B21">De Rham and Andrew, 2020</xref>),<disp-formula id="e76">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(76)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and considering a modification to the low-energy speed, it gives <italic>c</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub> different from unity:<disp-formula id="e77">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(77)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the amplitude of the propagating wave.</p>
<p>To sum up, the vacuum polarization in QED is thought to cause the superluminal low-frequency phase velocity of photons propagating in a non-dynamically curved spacetime (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Daneils and Shore, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Hallowood and Shore, 2008</xref>). All superluminal phenomena discussed in references 1&#x2013;10 exist in the local Lorentz coordinate system. Some people even mentioned that the tidal effect seems to strangely change the causal structure of the manifold (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>). Due to the quantum correction of photons in curved spacetime, it even gives a surprising result that in some reference frames, based on the possibility of closed time-like trajectories, photons can return to their source before they are produced (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Dogov and Novigov, 1998</xref>). However, the spacelike photon momentum given by the light-cone condition inevitably involves the problem of causal paradox (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>). This is the most serious problem we must face. Therefore, the author proposes that either a time machine is possible in principle, or the superluminal propagation of photons due to the quantum correction of the one-loop vacuum polarization is problematic (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Dogov and Novigov, 1998</xref>).</p>
<p>Another key question is whether this superluminal propagation can be observed in principle (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Daneils and Shore, 1994</xref>). In other words, we have to face the other serious question, that is, does the vacuum polarization in curved spacetime always occur, or does it randomly exist at a certain time? When we calculate the quantum correction in curved spacetime, it clearly points out that the one-loop vacuum polarization in QED is an effect in which a photon is converted into a virtual <italic>e</italic>
<sup>&#x2212;</sup>-<italic>e</italic>
<sup>&#x2b;</sup> pair for part of the time (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Drummond and Hathrell, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Cho, 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Cai, 1998</xref>). In fact, the randomness of such virtual <italic>e</italic>
<sup>&#x2212;</sup>-<italic>e</italic>
<sup>&#x2b;</sup> pairs causes the phenomenon of the superluminal of light to occur randomly. Therefore, the superluminal light based on the quantum correction caused by the vacuum polarization in the curved spacetime becomes unexpected, and it cannot be observed always. This is the second question we must ask can we really observe this kind of superluminal phenomenon or gravitational birefringence? Especially, this phenomenon of the superluminal light caused by the one-loop vacuum polarization can have more possibility to take place near the super-gravitation source. Therefore, the physical significance of our contribution and study lies in deriving the superluminal phenomenon of light observed in a reference frame far away from a super-gravitational source such as on the Earth, which is different from the above discussion in the local Lorentz frame.</p>
<p>The other theory reported in 1966 (<xref ref-type="bibr" rid="B48">Rees, 1966</xref>) was proposed to explain the superluminal observations (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Blandford et al., 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B44">Pearson et al., 1981</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B52">Schilizzi and de Bruyn, 1983</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Davis et al., 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Mirabel and Rodr&#xed;guez, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B51">Rodr&#xed;guez and Mirabel, 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Belloni et al., 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Abraham and Romero, 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Briretta et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B32">Junor et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B43">Orosz et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B47">Qian et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Asada et al., 2014a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Asada et al., 2014b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B59">Snios et al., 2019</xref>) in astronomy due to the optical illusion caused by the object partly moving in the direction of the observer. In this theory, the Doppler factor <italic>&#x3b4;</italic> is (<xref ref-type="bibr" rid="B19">Davis et al., 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Mirabel and Rodr&#xed;guez, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Briretta et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B47">Qian et al., 2001</xref>)<disp-formula id="e78">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(78)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and the apparent velocity <italic>v</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> is (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Blandford et al., 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B44">Pearson et al., 1981</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Davis et al., 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Briretta et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B47">Qian et al., 2001</xref>)<disp-formula id="e79">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(79)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <italic>v</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; <italic>c&#x3b2;</italic> is the space speed of the moving body, <italic>&#x3b8;</italic> is the angle between the velocity of the moving body and the line of sight of the observer, and the Lorentz factor <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. However, this is a problematic expression and easy to check that <italic>v</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>&#x2192;0 at <italic>&#x3b8;</italic>&#x2192;0. It is a wrong result because it tells us that we never see any body approaching us along the line of sight of the observer. Moreover, the theory mentioned earlier has been applied for the measurement of the moving body through the sound wave on the Earth. Therefore, it may predict to detect many faster-than-sound phenomena easily when the bodies move partly toward the observer according to this theory. Even if the moving body is slower than the sonic wave, the theory still predicts a possibly faster-than-sound phenomenon on the Earth. The Doppler effect used to explain the observed change of the light wavelength in special relativity (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Klinaku, 2016</xref>) is demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>. The theory proposed in the references (<xref ref-type="bibr" rid="B48">Rees, 1966</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B49">Rees, 1967</xref>) belongs to the field of special relativity. Whether the Doppler effect can explain the superluminal motion or only the change of the light wavelength is worth further discussion. In special relativity, the speed of light is a constant no matter which reference frame proceeds the velocity measurement. Thus, we would rather think about the Doppler effect changing the frequency or wavelength, not changing the speed of sound or light. However, this theory (<xref ref-type="bibr" rid="B48">Rees, 1966</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B49">Rees, 1967</xref>) does not disagree with our results here. On the contrary, we worry that this theory (<xref ref-type="bibr" rid="B48">Rees, 1966</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B49">Rees, 1967</xref>) only discussed the observed phenomenon in the flat spacetime, not the spacetime near the super-gravitational source like the black hole.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Doppler effect applied to the electromagnetic wave causing the change of wavelength in special relativity (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Klinaku, 2016</xref>). This is a redrawn figure according to special relativity, and each circle represents the wave front. The wavelength of the light wave at the rest frame is <italic>&#x3bb;</italic>
<sub>0</sub> and the emitter moves at speed of <italic>v</italic> along the <italic>x</italic>-direction. The measured light wavelength <italic>&#x3bb;</italic>(<italic>&#x3b8;</italic>) is different at different observed angles <italic>&#x3b8;</italic> due to the Doppler effect similar to the sound wave. In this figure, three observed wavelengths at 0, <italic>&#x3c0;</italic>/2, and <italic>&#x3c0;</italic> are also denoted by considering the relativistic effect.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g009.tif"/>
</fig>
<p>As we know, many astronomically superluminal phenomena were reported near some very massive sources (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Blandford et al., 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B44">Pearson et al., 1981</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B52">Schilizzi and de Bruyn, 1983</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Davis et al., 1985</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Mirabel and Rodr&#xed;guez, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B51">Rodr&#xed;guez and Mirabel, 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Belloni et al., 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Abraham and Romero, 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Briretta et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B32">Junor et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B43">Orosz et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B47">Qian et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Asada et al., 2014a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Asada et al., 2014b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B59">Snios et al., 2019</xref>), and the observation near the M87 black hole is a representation (<xref ref-type="bibr" rid="B59">Snios et al., 2019</xref>). Fortunately, the radio jet from the central black hole in M87 is not toward the observer on the Earth. Otherwise, we will be impacted by this relativistic jet resulting in a serious affection on the Earth&#x2019;s living. After rigorous derivations, our results also show the main part of light along the radial direction can be observed faster than light. This phenomenon is from near to far space surrounding the central rotating and charged super-gravitational source. As long as the moving particles are very close to <italic>c</italic> in the local frame, then these particles can be observed faster than light in the far-distance frame on the Earth. Then, in the following, the M87 jet is used as an example to demonstrate our model.</p>
<p>The research about the M87 jet can be traced back 70 years. In the 1950s, it was discovered that the optical radiation emitted by the jet in M87 is synchrotron radiation performing strong polarization (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Baade, 1956</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">Burbidge, 1956</xref>). Then, the phenomenon that the jet, from high-speed rotational Galaxy M87 (<xref ref-type="bibr" rid="B62">Stewart, 1971</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B60">Sparks et al., 1992</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Briretta et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">Kovalev et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B23">Doeleman et al., 2012</xref>), radiates the polarized electromagnetic waves (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Felten, 1968</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">Felten et al., 1970</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B53">Schmidt et al., 1978</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B60">Sparks et al., 1992</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B33">Klein, 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">Kovalev et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B23">Doeleman et al., 2012</xref>) can be explained by the accelerated electrons in an axial magnetic field. Researchers found that the M87 jet precesses and forms a spiral within a small conical angle because of the magnetic field from the nucleus of the black hole (<xref ref-type="bibr" rid="B60">Sparks et al., 1992</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">Kovalev et al., 2007</xref>). The plane-polarized light emitted by this jet suggested that light energy is produced by accelerated electrons moving in a magnetic field at relativistic velocities. At the same time, these accelerated electrons perform helical trajectories with a gradually increasing rotational radius along the axis (<xref ref-type="bibr" rid="B45">Persson, 1963</xref>). This jet was observed to extend five thousand light-years at least as shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Felten et al., 1970</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">Kovalev et al., 2007</xref>), and open a small polar angle of 6&#x2013;7&#xb0; at a distance of 37.5 light-years (12 pc) from the source (<xref ref-type="bibr" rid="B35">Kovalev et al., 2007</xref>).</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Multi-scale images of the M87 jet are shown in Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>). It is a well-known M87 jet, extending at least 5,000 light-years. Here, we mainly use these images to demonstrate our model. When we discuss gravity and classical electrodynamics, the total mass as well as total charges have to be considered, respectively. This concept is also necessarily used in Einstein&#x2019;s gravity when we use the Kerr&#x2013;Newman metric. Theoretically speaking, if the observed point is on the sphere with radius <italic>r</italic> denoted by the yellow circle, the mass and charges within the sphere are necessarily considered to calculate the average radial speed of light in the Kerr&#x2013;Newman metric. Therefore, not only the charges inside the black hole but also the charges surrounding the black hole are used. For simplicity, we suppose most parts of the effective charges distributing much wider than the Schwarzschild radius, about within several ten pc, used in the Kerr&#x2013;Newman metric. The fixed approximate net charges are used to calculate points larger than several pc to several kpc in the M87 jet.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g010.tif"/>
</fig>
<p>The fast electrons in this jet have been estimated to be &#x223c;6 &#xd7; 10<sup>56</sup>&#xa0;erg in the magnetic field <italic>B</italic> &#x223c; 6 &#xd7; 10<sup>&#x2212;6</sup>&#xa0;G where the electromagnetic radiation above 10<sup>8</sup>&#xa0;Hz is considered (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Felten, 1968</xref>). The other estimation (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Klein, 2007</xref>) reveals the total energy output of these electrons to be 5.1 &#xd7; 10<sup>56</sup>&#xa0;erg (or 5.1 &#xd7; 10<sup>49</sup>&#xa0;J or 3.2 &#xd7; 10<sup>68</sup>&#xa0;eV). By comparison, the entire Milky Way only produces an estimated energy of about 5 &#xd7; 10<sup>36</sup>&#xa0;J per second. Therefore, its energy is at least 10<sup>13</sup> times as large as the emitted energy per second from the entire Milky Way. It means that this jet includes a lot of electrons, and the number of electrons can be estimated. If each electron on average possesses an energy of 10&#xa0;MeV, then there are at least 5.1 &#xd7; 10<sup>42</sup>&#xa0;C electrons in this jet. In this average case, the Lorentz factor <italic>&#x3b3;</italic> &#x223c; 20, so the correspondingly average speed of an electron is about 0.99875 <italic>c</italic>. If the average energy of an electron increases to 1&#xa0;GeV, then there are at least 5.1 &#xd7; 10<sup>40</sup>&#xa0;C electrons in this jet. Even though the average energy of electrons can be as high as 1&#xa0;TeV (<xref ref-type="bibr" rid="B61">Stawarz et al., 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>), at least 5.1 &#xd7; 10<sup>37</sup>&#xa0;C electrons exist in this jet. Generally speaking, the average energy of 1&#xa0;GeV would be a reasonable value for electrons in this jet. As we know, the lightest nucleus <sup>1</sup>H is 1,836 times heavier than one electron. According to this, we can speculate that most positively-charged nuclei or particles move much slower than the high-speed electrons, so these nuclei or particles exist much closer to the black hole, and the negatively-charged electrons move far away from the black hole at much faster speeds close to <italic>c</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Felten et al., 1970</xref>). On the other hand, from the estimation of the blobs of hydrogen gas escaping the nucleus of the black hole (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Felten et al., 1970</xref>), the mass speed of these blobs is <italic>v</italic> &#x223c; 0.06 <italic>c</italic> or more. This observation really reveals that the hydrogen gas moves much slower than electrons as expected. Therefore, the ejection of electrons in the M87 jet means a lot of positive charges far behind the relativistic electrons. If the energy of an electron were obtained initially the same as a charged particle like a proton or a hydrogen nucleus traveling at the above escaping speed, then the energy of an electron is about 1&#xa0;GeV. Based on this fact, it is reasonable to assume the total charges surrounding the M87 black hole within several ten pc to be 10<sup>5</sup>&#x223c;10<sup>6</sup> <italic>q</italic> where one <italic>q</italic> &#x3d; 2.41 &#xd7; 10<sup>30</sup> C. This charge <italic>q</italic> corresponds to <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <italic>K</italic> is the Coulomb&#x2019;s constant and <italic>G</italic> is the Newton&#x2019;s gravitational constant. The mass of the M87 black hole is about (6.2 &#xb1; 0.4) x 10<sup>9</sup>&#xa0;<italic>M</italic>
<sub>&#x298;</sub> (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Doeleman et al., 2012</xref>), resulting in the maximum Schwarzschild radius of about 0.75 light-day. Then, <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> in the reference (<xref ref-type="bibr" rid="B61">Stawarz et al., 2006</xref>) is used to demonstrate our model as shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>. The concept of this model considers the total charges used in the Kerr&#x2013;Newman metric, not only from those in the black hole but also from the charges surrounding the black hole because the fast-moving electrons leave many positive charges behind them, after the production of positive and negative charges in the sources. Although the tide charge parameter is introduced to study the extra hidden dimensions in the black hole spacetime (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Banerjee et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B7">Banerjee et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B40">Mishra et al., 2021</xref>), we still use the real charge concept to easily and reasonably explain the observed superluminal phenomena (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Blandford et al., 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B44">Pearson et al., 1981</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B52">Schilizzi and de Bruyn, 1983</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Mirabel and Rodr&#xed;guez, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B51">Rodr&#xed;guez and Mirabel, 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Belloni et al., 1997</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Abraham and Romero, 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Briretta et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B32">Junor et al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B43">Orosz et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B47">Qian et al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Cheung et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Asada et al., 2014a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Asada et al., 2014b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B59">Snios et al., 2019</xref>). When the observed point leaves the black hole further and further, more and more mass and charges from the black hole to the observed point can affect spacetime. Theoretically speaking, if the observed point is on the sphere with radius <italic>r</italic>, the mass and charges within the sphere are necessarily considered to calculate the average radial speed of light in the Kerr&#x2013;Newman metric. Therefore, not only the charges inside the black hole are used but also the charges surrounding the black hole. Although most of the mass is gathered in the black hole, however, the distribution of charges extends a relatively long distance. However, the net charges shall decrease gradually and quickly from near to far space surrounding the black hole and most of them would mainly exist within several ten pc from the center of the black hole. In our discussions, for simplicity, we use constant net charges within several ten pc to calculate the average radial speed of light from several ten pc to 1,550 pc as shown in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11A</xref>, where the constant net charges are 455,000 <italic>q</italic>, corresponding to <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 455,000 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. Herein, we adopt each calculation point representing the average radial speed of light within one pc. Three calculation data are also denoted in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11A</xref>. When the calculations are averaged by 1&#xa0;year, three data vary between 1 and 4% only. We find that the calculated distribution of the average radial speed much matches the approximate fitting curve to the real observations in 2019 (<xref ref-type="bibr" rid="B59">Snios et al., 2019</xref>), as shown in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11B</xref>. This approximate fitting curve is drawn to pass through the centers of the two data nearest the black hole. Furthermore, we can also present calculations close to the approximate fittings for the other observed data in different years by choosing different net charges in the Kerr&#x2013;Newman metric. In addition, if the net charges are all consisting of the hydrogen nuclei, then the total mass of 455,000 <italic>q</italic> hydrogen nuclei equals 0.0057 <italic>M</italic>
<sub>&#x298;</sub> or 8.66 &#xd7; 10<sup>&#x2212;13</sup> times the M87 black hole. The mass corresponding to these hydrogen nuclei is much smaller compared to the M87 black hole thus they easily exist surrounding the black hole within several ten pc. So, our computations can be one explanation for the M87 jet ejected from the rotational black hole. Our model and calculations, based on the rotating and charged solution in general relativity, can give a reasonable explanation of the superluminal phenomena observed on the Earth.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Average radial speed of light along one radius from several ten pc to 1,550 pc in the equator plane calculated based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref> where <italic>a &#x3d;</italic> 0.10 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> &#x3d; 455,000 <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>. Each data represent the average speed within one pc. Three calculation data are denoted in the figure. When the calculations are averaged by 1&#xa0;year, these three data vary between 1 and 4% only. <bold>(B)</bold> Several observation reports of the radio jet from the central black hole in M87 from 1995 to 2019 (<xref ref-type="bibr" rid="B59">Snios et al., 2019</xref>). Although the average speeds of light are not coincident with each other, all the trends show the decreasing average radial speeds of light after a certain distance from the central black hole. The red dashed curve is the approximate fitting curve to the 2019 report without including the data near 1,500 pc. This fitting curve is much similar to the calculation curve in <bold>(A)</bold>. It reveals that our model based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref> is an explanation for the tangible observation about the M87 jet.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fspas-09-878156-g011.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s8">
<title>8 Conclusion</title>
<p>We use the Kerr&#x2013;Newman metric based on general relativity to discuss the average radial speed of light from near to far space surrounding the black hole. First, according to the equivalence principle, time dilation requires some conditions between <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub>, <italic>a</italic>, and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub>. The geodesic of light is determined by d<italic>s</italic>
<sup>2</sup> &#x3d; 0 then we obtain the velocity equation of light described on the reference frame far away from the black hole like on the Earth. Next, we can calculate the spending time for light traveling from <italic>r</italic> &#x3d; <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <italic>r</italic> &#x3d; <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> along the radial direction at any <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We find that the average speed of light along the radial direction is possibly larger than <italic>c</italic> dependent on <italic>a</italic> and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub>. Usually, the larger the <italic>a</italic> is, the higher the average radial speed of light is. The larger <italic>R</italic>
<sub>
<italic>Q</italic>
</sub> also benefits from a higher average radial speed. Higher rotation or larger charge of the black hole gives a longer range where the average radial speed is more than <italic>c</italic>, and it needs a longer distance to decrease and approach <italic>c</italic>. When an observer is far away from the black hole or other strong gravity, the measured average speed of light is close to <italic>c</italic>, as the measurement on the Earth. Based on these results, our explanation is also applicable to the observation of the faster-than-light massive particles like the M87 jet in astronomy.</p>
<p>In addition, two superluminal theories used to explain the speed of light in astronomy are compared. One is the Doppler effect in special relativity proposed 50&#xa0;years ago, and the other is the change in the photon speed due to the QED contribution of one-loop vacuum polarization to the photon effective action in the general curved background manifold. The former seems to mainly appear as the change of the observed wavelength or frequency, while the latter is the possibly random and irregular occurrences. The Doppler effect has been applied on the observed wavelength of the sound wave dependent on the observed angle and the emitter velocity in air so the Doppler effect for the light wave in special relativity shall not be explained as the speed change of light in special relativity. On the other hand, although the QED contribution of one-loop vacuum polarization might predict the speed change of light, it probably only takes place for part of the time, that is, randomly occurs in spacetime, not always. Our explanation is based on the Kerr&#x2013;Newman metric in general relativity, and it extends the discussion from the flat spacetime in special relativity to the curved spacetime which is suitable for many superluminal observations from near to far space surrounding the super-gravitational sources like the black hole.</p>
<p>Finally, we use the M87 jet as a tangible observation to be verified and explained by our calculations. The way we used to calculate the measured time on the Earth is based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Eq. 30</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref>. Then we use <xref ref-type="disp-formula" rid="e59">Eq. 59</xref> to calculate the average radial speed of light traveling a distance. It tells us that the smaller the measured time is, the larger the average radial speed of light is. Because the fast-moving electrons leave many positive charges behind them after the production of positive and negative charges in the sources, the net charges are used to calculate the average radial speed of light in the Kerr&#x2013;Newman metric, not only inside the black hole but also the charges surrounding the black hole. A demonstration is to consider the total charges surrounding the M87 black hole within several ten pc to be 455,000 <italic>q</italic> where one <italic>q</italic> &#x3d; 2.41 &#xd7; 10<sup>30</sup> C. The calculated distribution of the average radial speed of light from several ten pc to 1,550 pc as shown in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref> much matches the approximate fitting curve to the real observations in 2019 (<xref ref-type="bibr" rid="B59">Snios et al., 2019</xref>). In summary, our model and calculations are used to explain the well-known superluminal phenomena in the M87 jet.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s9">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusion of this article will be made available by the authors, without undue reservation.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Author Contributions</title>
<p>The single author proposed the research concept and derived all mathematical expressions. After building the mathematical form for the average radial speed of light near the Kerr&#x2013;Newman gravitational source, he wrote all the programs to simulate and calculated the radial speed of light from the Kerr&#x2013;Newman gravitational source like a rotating and charged black hole. Finally, he carefully obtained the whole results in this manuscript. He also read many references, completed this manuscript, and submitted this manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s11">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The author declares 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="s12">
<title>Publisher&#x2019;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>
<ack>
<p>The author thanks the Institute of Astronomy and Astrophysics at Academia Sinica in Taiwan for their encouragement. The author is also grateful to the reviewers for their comments to strengthen the statements in this article.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Abraham</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Romero</surname>
<given-names>G. E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Beaming and Precession in the Inner Jet of 3C 273</article-title>. <source>Astro. Astrophys.</source> <volume>344</volume>, <fpage>61</fpage>&#x2013;<lpage>67</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adamo</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Newman</surname>
<given-names>E. T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>The Kerr-Newman Metric: A Review</article-title>. <comment>arXiv: 1410.6626</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Aleksi&#x107;</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ansold</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Antoneil</surname>
<given-names>L. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Babic</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Barrio</surname>
<given-names>J. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilms</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Black Hole Lightning Due to Particle Acceleration at Subhorizon Scales</article-title>. <source>Sci</source> <volume>346</volume>, <fpage>1080</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1256183</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asada</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakamura</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Doi</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagai</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Inoue</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Discovery of SUB- TO SUPERLUMINAL MOTIONS IN THE M87 JET: AN IMPLICATION OF ACCELERATION FROM SUB-RELATIVISTIC TO RELATIVISTIC SPEEDS</article-title>. <source>Astrophys. J. Lett.</source> <volume>781</volume>, <fpage>L2</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/2041-8205</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asada</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakamura</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Doi</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagai</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Inoue</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Discovery of Sub- to Superluminal Motions in the M87 Jet: An Omplication of Acceleration from Sub-relativistic to Relativistic Speeds</article-title>. <source>Astrophys. J. Lett.</source> <volume>781</volume>, <fpage>L2</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.1311.5709</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baade</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1956</year>). <article-title>Polarization in the Jet of Messier 87</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>123</volume>, <fpage>550</fpage>&#x2013;<lpage>551</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/146194</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Banerjee</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chakraborty</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>SenGupta</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Looking for Extra Dimensions in the Observed Quasi-Periodic Oscillations of Black Holes</article-title>. <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>9</volume>, <fpage>37</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2021/09/037</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Banerjee</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chakraborty</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>SenGupta</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Sihouette of M87&#x2a;: A New Window to Peek into the World of Hidden Dimensions</article-title>. <source>Phys. Rev. D.</source> <volume>101</volume>, <fpage>041301(R)</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.101.041301</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Belloni</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xe9;ndez</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>King</surname>
<given-names>A. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Van Der Klis</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Van Paradijs</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>An Unstable Central Disk in the Superluminal Black Hole X-Ray Binary GRS 1915&#x2b;105</article-title>. <source>Astrophys. J.</source> <volume>479</volume>, <fpage>L145</fpage>&#x2013;<lpage>L148</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/310595</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Biggs</surname>
<given-names>A. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Browne</surname>
<given-names>I. W. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Helbig</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Koopmans</surname>
<given-names>L. V. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilkinson</surname>
<given-names>P. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Perley</surname>
<given-names>R. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Time Delay for the Gravitational Lens System B0218&#x2b;357</article-title>. <source>Mon. Notices R. Astronomical Soc.</source> <volume>304</volume>, <fpage>349</fpage>&#x2013;<lpage>358</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1046/j.1365-8711.1999.02309.x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blandford</surname>
<given-names>R. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mckee</surname>
<given-names>C. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rees</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1977</year>). <article-title>Super-luminal Expansion in Extragalactic Radio Sources</article-title>. <source>Nature</source> <volume>267</volume>, <fpage>211</fpage>&#x2013;<lpage>216</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/267211a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Briretta</surname>
<given-names>J. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sparks</surname>
<given-names>W. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Macchetto</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>
<italic>HUBBLE Space Telescope</italic> Observations of Superluminal Motion in the M87 Jet</article-title>. <source>Astrophys. J.</source> <volume>520</volume>, <fpage>621</fpage>&#x2013;<lpage>626</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Burbidge</surname>
<given-names>G. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1956</year>). <article-title>On Synchrotron Radiation from Messier 87</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>124</volume>, <fpage>416</fpage>&#x2013;<lpage>429</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/146237</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>R.-G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>Propagation of Vacuum Polarized Photons in Topological Black Hole Spacetimes</article-title>. <source>Nucl. Phys. B</source> <volume>524</volume>, <fpage>639</fpage>&#x2013;<lpage>657</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0550-3213(98)00274-0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cheung</surname>
<given-names>C. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harris</surname>
<given-names>D. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stawarz</surname>
<given-names>&#x141;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Superluminal Radio Features in the M87 Jet and the Site of Flaring TeV Gamma-Ray Emission</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>663</volume>, <fpage>L65</fpage>&#x2013;<lpage>L68</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/520510</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cho</surname>
<given-names>H. T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>"Faster Than Light" Photons in Dilaton Black Hole Spacetimes</article-title>. <source>Phys. Rev. D.</source> <volume>56</volume>, <fpage>6416</fpage>&#x2013;<lpage>6424</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.56.6416</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Daneils</surname>
<given-names>R. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shore</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>Faster Than Light Photons and Charged Black Holes</article-title>. <source>Nucl. Phys.</source> <volume>425</volume>, <fpage>634</fpage>&#x2013;<lpage>650</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Daneils</surname>
<given-names>R. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shore</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>Faster Than Light Photons and Rotating Black Holes</article-title>. <source>Phys. Lett. B</source> <volume>367</volume>, <fpage>75</fpage>&#x2013;<lpage>83</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Davis</surname>
<given-names>R. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muxlow</surname>
<given-names>T. W. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Conway</surname>
<given-names>R. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985</year>). <article-title>Radio Emission from the Jet and Lobe of 3C273</article-title>. <source>Nature</source> <volume>318</volume>, <fpage>343</fpage>&#x2013;<lpage>345</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/318343a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>De Felice</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clarke</surname>
<given-names>C. J. S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1990</year>). <source>Relativity on Curved Manifolds</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>, <fpage>355 &#x26;362</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>De Rham</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Andrew</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Tolley, &#x201c;Causality in Curved Spacetimes: The Speed of Light and Gravity</article-title>. <source>Phys. Rev. D.</source> <volume>102</volume>, <fpage>084048</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.102.084048</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Demorest</surname>
<given-names>P. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pennucci</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ransom</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Roberts</surname>
<given-names>M. S. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hessels</surname>
<given-names>J. W. T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>A Two-Solar-Mass Neutron Star Measured Using Shapiro Delay</article-title>. <source>Nature</source> <volume>467</volume>, <fpage>1081</fpage>&#x2013;<lpage>1083</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nature09466</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Doeleman</surname>
<given-names>S. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fish</surname>
<given-names>V. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schenck</surname>
<given-names>D. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beaudoin</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Blundell</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bower</surname>
<given-names>G. C.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Jet-Launching Structure Resolved Near the Supermassive Black Hole in M87</article-title>. <source>Science</source> <volume>338</volume>, <fpage>355</fpage>&#x2013;<lpage>358</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1224768</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dogov</surname>
<given-names>A. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Novigov</surname>
<given-names>I. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>Superluminal Propagation of Light in Gravitational Field and Non-causality Signals</article-title>. <source>Phys. Lett. B</source> <volume>442</volume>, <fpage>82</fpage>&#x2013;<lpage>89</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Drummond</surname>
<given-names>I. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hathrell</surname>
<given-names>S. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1980</year>). <article-title>QED Vacuum Polarization in A Background Gravitational Field and its Effect on the Velocity of Photons</article-title>. <source>Phys. Rev. D.</source> <volume>22</volume>, <fpage>343</fpage>&#x2013;<lpage>355</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.22.343</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ehlers</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rindler</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>Local and Global Light Bending in Einstein&#x27;s and Other Gravitational Theories</article-title>. <source>General Relativ. Gravit.</source> <volume>29</volume>, <fpage>519</fpage>&#x2013;<lpage>529</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1018843001842</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Felten</surname>
<given-names>J. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arp</surname>
<given-names>H. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lynds</surname>
<given-names>C. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1970</year>). <article-title>The M87 Jet. II. Temperature, Ionization, and X-Radiation in a Secondary-Production Model</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>159</volume>, <fpage>415</fpage>&#x2013;<lpage>425</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/150319</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Felten</surname>
<given-names>J. E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1968</year>). <article-title>The Radiation and Physical Properties of the M87 Jet</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>151</volume>, <fpage>861</fpage>&#x2013;<lpage>879</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/149488</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gradshteyn</surname>
<given-names>I. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ryzhik</surname>
<given-names>I. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <source>Table of Integrals, Series, and Products</source>. <edition>7th Ed</edition>. <publisher-loc>Burlington</publisher-loc>: <publisher-name>Academic Press</publisher-name>, <fpage>254</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hallowood</surname>
<given-names>T. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shore</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>The Refractive Index of Curved Spacetime: The Fate of Causality in QED</article-title>. <source>Nucl. Phys. B</source> <volume>795</volume>, <fpage>138</fpage>&#x2013;<lpage>171</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.48550/arXiv.0707.2303</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hans</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <source>Ohanian and Remo Ruffini, <italic>Gravitation And Spacetime</italic>
</source>. <edition>2nd ed</edition>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>W. W. Norton &#x26; Company&#x26;</publisher-name>, <fpage>445460466492</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Junor</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Biretta</surname>
<given-names>J. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Livio</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Formation of the Radio Jet in M87 at 100 Schwarzschild Radii from the Central Black Hole</article-title>. <source>Nature</source> <volume>401</volume>, <fpage>891</fpage>&#x2013;<lpage>892</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/44780</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Klein</surname>
<given-names>U.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>The Large-Scale Structure of Virgo A</article-title>. <source>Radio Galaxy Messier</source> <volume>87</volume>, <fpage>55</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BFb0106418</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Klinaku</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>The Doppler Effect and the Three Most Famous Experiments for Special Relativity</article-title>. <source>Results Phys.</source> <volume>6</volume>, <fpage>235</fpage>&#x2013;<lpage>237</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2016.04.011</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kovalev</surname>
<given-names>Y. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lister</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Homan</surname>
<given-names>D. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kellermann</surname>
<given-names>K. I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>The Inner Jet of the Radio Galaxy [OBJECTNAME STATUS&#x3d;"LINKS"]M87[/OBJECTNAME]</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>668</volume>, <fpage>L27</fpage>&#x2013;<lpage>L30</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/522603</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Landau</surname>
<given-names>L. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lifshitz</surname>
<given-names>E. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1975</year>). <source>The Classical Theory of Fields</source>. <publisher-name>Pergamon Press LTD., Fourth Revised English Edition</publisher-name>, <fpage>309</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lovell</surname>
<given-names>J. E. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jauncey</surname>
<given-names>D. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reynolds</surname>
<given-names>J. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wieringa</surname>
<given-names>M. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>King</surname>
<given-names>E. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tzioumis</surname>
<given-names>A. K.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>The Time Delay in the Gravitational Lens PKS 1830&#x2212;211</article-title>. <source>Astrophys. J.</source> <volume>508</volume>, <fpage>L51</fpage>&#x2013;<lpage>L54</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/311723</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marion</surname>
<given-names>J. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thornton</surname>
<given-names>S. T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1988</year>). <source>Classical Dynamics of Particles &#x26; Systems</source>. <edition>3rd ed</edition>. <publisher-loc>Orlando</publisher-loc>: <publisher-name>Harcourt Brace Jovanovich</publisher-name>, <fpage>507</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mirabel</surname>
<given-names>I. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodr&#xed;guez</surname>
<given-names>L. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>A Superluminal Source in the Galaxy</article-title>. <source>Nature</source> <volume>371</volume>, <fpage>46</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/371046a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B40">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mishra</surname>
<given-names>A. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ghosh</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chakraborty</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Constraining Extra Dimensions Using Observations of Black Hole Quasi-Normal Modes</article-title>. <comment>arXiv:2106.05558</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B41">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mould</surname>
<given-names>R. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <source>Basic Relativity</source>. <publisher-name>Springer</publisher-name>, <fpage>324</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B42">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Newman</surname>
<given-names>E. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Couch</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chinnapared</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Exton</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prakash</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Torrence</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1965</year>). <article-title>Metric of a Rotating, Charged Mass</article-title>. <source>J. Math. Phys.</source> <volume>6</volume>, <fpage>918</fpage>&#x2013;<lpage>919</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1704351</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B43">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Orosz</surname>
<given-names>J. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuulkers</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>van der Klis</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>McClintock</surname>
<given-names>J. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Garcia</surname>
<given-names>M. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Callanan</surname>
<given-names>P. J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>A Black Hole in the Superluminal Source SAX J1819.3&#x2212;2525 (V4641 Sgr)</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>555</volume>, <fpage>489</fpage>&#x2013;<lpage>503</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/321442</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B44">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pearson</surname>
<given-names>T. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Unwin</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cohen</surname>
<given-names>M. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Linfield</surname>
<given-names>R. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Readhead</surname>
<given-names>A. C. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seielstad</surname>
<given-names>G. A.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>1981</year>). <article-title>Superluminal Expansion of Quasar 3C273</article-title>. <source>Nature</source> <volume>290</volume>, <fpage>365</fpage>&#x2013;<lpage>368</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/290365a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B45">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Persson</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1963</year>). <article-title>Electric Field along a Magnetic Line of Force in a Low-Density Plasma</article-title>. <source>Phys. Fluids</source> <volume>6</volume>, <fpage>1756</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1711018</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B46">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pounds</surname>
<given-names>K. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nixon</surname>
<given-names>C. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lobban</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>King</surname>
<given-names>A. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>An Ultrafast Inflow in the Luminous Seyfert PG1211&#x2b;143</article-title>. <source>Mon. Not. R. Astron. Soc.</source> <volume>481</volume>, <fpage>1832</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/mnras/sty2359</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B47">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qian</surname>
<given-names>S.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X.-Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Krichbaum</surname>
<given-names>T. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zensus</surname>
<given-names>J. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Witzel</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kraus</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Periodic Variations of the Jet Flow Lorentz Factor in 3C 273</article-title>. <source>Chin. J. Astron. Astrophys.</source> <volume>1</volume>, <fpage>236</fpage>&#x2013;<lpage>244</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1009-9271/1/3/236</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B48">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rees</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1966</year>). <article-title>Appearance of Relativistically Expanding Radio Sources</article-title>. <source>Nature</source> <volume>211</volume>, <fpage>468</fpage>&#x2013;<lpage>470</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/211468a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B49">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rees</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1967</year>). <article-title>Studies in Radio Source Structure: I. A Relativistically Expanding Model for Variable Quasi-Stellar Radio Sources</article-title>. <source>Mon. Notices R. Astronomical Soc.</source> <volume>135</volume>, <fpage>345</fpage>&#x2013;<lpage>360</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/mnras/135.4.345</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B50">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Risaliti</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harrison</surname>
<given-names>F. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Madsen</surname>
<given-names>K. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Walton</surname>
<given-names>D. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Boggs</surname>
<given-names>S. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Christensen</surname>
<given-names>F. E.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>A Rapidly Spinning Supermassive Black Hole at the Centre of NGC 1365</article-title>. <source>Nature</source> <volume>494</volume>, <fpage>449</fpage>&#x2013;<lpage>451</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nature11938</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B51">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rodr&#xed;guez</surname>
<given-names>L. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirabel</surname>
<given-names>I. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1995</year>). <article-title>Grs 1915&#x2b;105: a Superluminal Source in the Galaxy</article-title>. <source>Natl. Acad. Sci. U. S. A.</source> <volume>92</volume>, <fpage>11390</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B52">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schilizzi</surname>
<given-names>R. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>de Bruyn</surname>
<given-names>A. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1983</year>). <article-title>Large-scale Radio Structures of Superluminal Sources</article-title>. <source>Nature</source> <volume>303</volume>, <fpage>26</fpage>&#x2013;<lpage>31</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/303026a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B53">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>G. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peterson</surname>
<given-names>B. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Beaver</surname>
<given-names>E. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <article-title>Imaging Polarimetry of the Jets of M87 and 3C 273</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>220</volume>, <fpage>L31</fpage>&#x2013;<lpage>L36</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/182631</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B54">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schutz</surname>
<given-names>B. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985</year>). <source>A First Course in General Relativity</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>, <fpage>291</fpage>. <comment>&#x26; p.299</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B55">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shapiro</surname>
<given-names>I. I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ash</surname>
<given-names>M. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ingalls</surname>
<given-names>R. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smith</surname>
<given-names>W. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Campbell</surname>
<given-names>D. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dyce</surname>
<given-names>R. B.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>1971</year>). <article-title>Fourth Test of General Relativity: New Radar Result</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>26</volume>, <fpage>1132</fpage>&#x2013;<lpage>1135</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.26.1132</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B56">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shapiro</surname>
<given-names>I. I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1964</year>). <article-title>Fourth Test of General Relativity</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>13</volume>, <fpage>789</fpage>&#x2013;<lpage>791</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.13.789</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B57">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shore</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>&#x27;Faster Than Light&#x27; Photons in Gravitational Fields - Causality, Anomalies and Horizons</article-title>. <source>Nucl. Phys. B</source> <volume>460</volume>, <fpage>379</fpage>&#x2013;<lpage>394</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0550-3213(95)00646-x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B58">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shore</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Causality and Superluminal Light in Time and Matter</article-title>. in <conf-name>Proceedings of the International Colloquium on the Science of Time</conf-name>, <conf-loc>Venice Italy (2002)</conf-loc> . Editor <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Bigi</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Faessler</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<publisher-loc>Singapore</publisher-loc>: <publisher-name>World Scientific</publisher-name>), <fpage>45</fpage>&#x2013;<lpage>66</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B59">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Snios</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nulsen</surname>
<given-names>P. E. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kraft</surname>
<given-names>R. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheung</surname>
<given-names>C. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meyer</surname>
<given-names>E. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Forman</surname>
<given-names>W. R.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Detection of Superluminal Motion in the X-Ray Jet of M87</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>879</volume>, <fpage>8</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3847/1538-4357/ab2119</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B60">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sparks</surname>
<given-names>W. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fraix-Burnet</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Macchetto</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Owen</surname>
<given-names>F. N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1992</year>). <article-title>A Counterjet in the Elliptical Galaxy M87</article-title>. <source>Nature</source> <volume>355</volume>, <fpage>804</fpage>&#x2013;<lpage>806</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/355804a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B61">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stawarz</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aharonian</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kataoka</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ostrowski</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Siemiginowska</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sikora</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Dynamics and High-Energy Emission of the Flaring HST-1 Knot in the M 87 Jet</article-title>. <source>Mon. Notices R. Astronomical Soc.</source> <volume>370</volume>, <fpage>981</fpage>&#x2013;<lpage>992</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1365-2966.2006.10525.x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B62">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stewart</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1971</year>). <article-title>The Jet in M87</article-title>. <source>Astrophys. Space Sci.</source> <volume>14</volume>, <fpage>261</fpage>&#x2013;<lpage>264</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf00653316</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B63">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tomislav Kundi&#x27;c</surname>
</name>
<name>
<surname>Turner</surname>
<given-names>E. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Colley</surname>
<given-names>W. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Richard Gott</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rhoads</surname>
<given-names>J. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>Sangeeta Malhotra</article-title>. <source>Astrophys. J.</source> <volume>482</volume>, <fpage>75</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B64">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wilkins</surname>
<given-names>D. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1972</year>). <article-title>Bound Geodesics in the Kerr Metric</article-title>. <source>Phys. Rev. D.</source> <volume>5</volume>, <fpage>814</fpage>&#x2013;<lpage>822</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.5.814</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>