<?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. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1131007</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2023.1131007</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Lie symmetry analysis and exact solutions of the (3&#x2b;1)-dimensional generalized Shallow Water-like equation</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Yang et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1131007">10.3389/fphy.2023.1131007</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Ben</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2150536/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>Yunjia</given-names>
</name>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Zenggui</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2123923/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>School of Mathematical Sciences</institution>, <institution>Liaocheng University</institution>, <addr-line>Liaocheng</addr-line>, <country>China</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/1986326/overview">Gangwei Wang</ext-link>, Hebei University of Economics and Business, China</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/161513/overview">Weipeng Hu</ext-link>, Northwestern Polytechnical University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2146193/overview">Zhenli Wang</ext-link>, Zaozhuang University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2155802/overview">Cheng Chen</ext-link>, Xi&#x2019;an University of Posts and Telecommunications, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Zenggui Wang, <email>wangzenggui@lcu.edu.cn</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Mathematical Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>16</day>
<month>02</month>
<year>2023</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2023</year>
</pub-date>
<volume>11</volume>
<elocation-id>1131007</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>24</day>
<month>12</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>16</day>
<month>01</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2023 Yang, Song and Wang.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Yang, Song and Wang</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>In this article, (3&#x2b;1)-dimensional generalized Shallow Water-like (gSWl) equation is discussed. The infinitesimal generators of the equation are derived by using the Lie symmetry analysis method. The optimal system is obtained based on the adjoint table of the generators of the equation. Exact solutions of the equation are constructed by applying symmetry reduction, Exp<inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> expansion method, Exp-function expansion method, Riccati equation method, and <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> expansion method. For analyzing the dynamical behavior of the solutions, we derive the physical structures of dark soliton, kink wave, and periodic solutions <italic>via</italic> numerical simulations.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>(3&#x2b;1)-dimensional gSWl equation</kwd>
<kwd>Lie symmetry analysis</kwd>
<kwd>Riccati equation method</kwd>
<kwd>exact solutions</kwd>
<kwd>(G&#x27;/G) expansion method</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Non-linear phenomena are widespread in the life of the world, such as marine engineering, hydrodynamics, chemical physics, etc [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. To investigate exact solutions of any complex non-linear partial differential equations and examine the behavior of the solutions is very interesting. Many effective methods for constructing the exact solutions are proposed, including B&#xe4;cklund transformation method [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] (<italic>G</italic>&#x2032;/<italic>G</italic>) expansion method [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>], Hirota bilinear method [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], Homogeneous balance method [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], Lie symmetry method [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], Inverse scattering method [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], <italic>F</italic>-expansion method [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], Exp-function method [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], Darboux transformation method [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], Riemann-Hilbert method [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] and so on.</p>
<p>The following (3 &#x2b; 1)-dimensional generalized Shallow Water equation<disp-formula id="e1_1">
<mml:math id="m3">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">xxxy</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(1.1)</label>
</disp-formula>has been studied by many approaches. Huang and Gao [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] derived the one-, two- and three-soliton solutions of the equation by the Hirota method, and deduced the propagation and interaction of the soliton solutions. In [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], Huang studied the stability of solitons by numerical methods and noticed that the soliton amplitude magnitude is affected by the spectral parameters. In [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], the closed-form solutions of the equation were derived by Lie symmetry, and the soliton solutions were found through the optimal system. Based on the auto-B&#xe4;cklund transformation, Li and Liu [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] constructed the multi-periodic solitons of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_1">1.1</xref> through the variable-coefficient homogeneous balance method and investigated the propagation and interactions of the solutions. In [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], Liu deduced the new periodic solitary solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_1">1.1</xref> by the direct test function method, and the validity of the direct test function method was shown. Liu and Zhu [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] investigated the variable coefficients of the gSW equation by the Hirota bilinear method and constructed a large number of breather wave solutions.</p>
<p>Tang, Ma and Xu [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] proposed the (3 &#x2b; 1)-dimensional generalized Shallow Water-like (gSWl) equation<disp-formula id="e1_2">
<mml:math id="m4">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">xxxy</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(1.2)</label>
</disp-formula>which can be derived by rewriting Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_1">1.1</xref> on the scale <italic>x</italic> &#x2192; &#x2212;<italic>x</italic>. In [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], the Grammian and Pfaffian solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> were obtained and the equations were extended with the Pfaffianization method. Kumar et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>] derived the multi-stripe and breathing wave solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> by the bilinear method, combining the quadratic function and hyperbolic cosine method, the behavior between the one-block and multi-stripe solutions were obtained. Sadat et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>] applied symbolic calculations to yield lump-type and stripe solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref>. Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] applied the generalized bilinear operator method and obtained the rational and lump solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref>.</p>
<p>The shallow water wave equation plays an essential role in marine engineering, environmental problems, and ecology, so it is valuable to derive the exact solutions of the shallow water wave equation. Employing the Lie symmetry method to yield exact solutions of the (3 &#x2b; 1)-dimensional gSWl equation has not been studied. In this paper, the Lie symmetry analysis method is applied to investigate the solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref>. Lie symmetry method [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] has an important significance for solving partial differential equations (PDEs). Applying the Lie symmetry method, the symmetry group of the equation can be derived, furthermore, the equation can be similarly reduced and the new solutions of the equation can be yielded by the symmetry transformation. The Lie symmetry method can reduce the order of the equation when solving with higher order equations, which is difficult to accomplish by other methods.</p>
<p>The structure of the rest of the paper is as follows: In Sect 2, the infinitesimal generators are obtained by applying the Lie group transformation to the (3 &#x2b; 1)-dimensional gSWl equation. In Sect 3, the optimal system for Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> is derived under the basis of the adjoint table. The periodic wave, kink wave and soliton solutions of the equation are derived by Exp<inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m5">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> expansion method, Exp-function expansion method, Riccati equation method, and <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m6">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> expansion method in Sect 4. The dynamical behavior of the soliton wave solutions of the gSWl equation are analyzed in Sect 5. The conclusions are given in Sect 6.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Lie symmetry analysis for the (3 &#x2b; 1) gSWl equation</title>
<p>The key step for solving non-linear PDEs by Lie symmetry group method is to obtain Lie algebra of the equation. Consider the following one-parameter Lie group transformation:<disp-formula id="e2_1">
<mml:math id="m7">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.1)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x25b;</italic> is a parameter, and <italic>&#x25b;</italic> &#x226A; 1. <italic>&#x3be;</italic>, <italic>&#x3b7;</italic>, <italic>&#x3c6;</italic>, <italic>&#x3c4;</italic>, and <italic>&#x3d5;</italic> are infinitesimal generators concerning <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, <italic>z</italic>, <italic>t</italic> and <italic>u</italic>. The one-parameter vector field <italic>V</italic> of gSWl equation can be written as<disp-formula id="e2_2">
<mml:math id="m8">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The vector field <italic>V</italic> satisfies<disp-formula id="e2_3">
<mml:math id="m9">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.3)</label>
</disp-formula>in which &#x394; &#x3d; <italic>u</italic>
<sub>
<italic>xxxy</italic>
</sub> &#x2b; 3<italic>u</italic>
<sub>
<italic>xx</italic>
</sub>
<italic>u</italic>
<sub>
<italic>y</italic>
</sub> &#x2b; 3<italic>u</italic>
<sub>
<italic>x</italic>
</sub>
<italic>u</italic>
<sub>
<italic>xy</italic>
</sub> &#x2212; <italic>u</italic>
<sub>
<italic>yt</italic>
</sub> &#x2212; <italic>u</italic>
<sub>
<italic>xz</italic>
</sub> and <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m10">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the fourth prolongation of <italic>V</italic>. The fourth prolongation of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> can be derived as<disp-formula id="e2_4">
<mml:math id="m11">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">xxxy</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">xxxy</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.4)</label>
</disp-formula>The invariant condition can be given as<disp-formula id="e2_5">
<mml:math id="m12">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">xxxy</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.5)</label>
</disp-formula>Based on Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e2_5">2.5</xref>, the system of determining equations can be given by<disp-formula id="e2_6">
<mml:math id="m13">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</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:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<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:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.6)</label>
</disp-formula>By solving the above equations we can derive<disp-formula id="e2_7">
<mml:math id="m14">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<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:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.7)</label>
</disp-formula>where <italic>c</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> and <italic>F</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> (<italic>i</italic> &#x3d; 1, 2, 3, 4) are arbitrary constants and functions, respectively.</p>
<p>Assume that <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m15">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. The infinitesimal generators have new forms<disp-formula id="e2_8">
<mml:math id="m16">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, Lie algebras of infinitesimal symmetry of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> can be spanned by the following six vector fields<disp-formula id="e2_9">
<mml:math id="m17">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(2.9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The commutator table derived for the gSWl equation by the action of Lie brackets is shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, where <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m18">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Commutator table.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">
<inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m19">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<italic>v</italic>
<sub>1</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>v</italic>
<sub>2</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>v</italic>
<sub>3</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>v</italic>
<sub>4</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>v</italic>
<sub>5</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>v</italic>
<sub>6</sub>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">&#x2212;<italic>v</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>3</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">&#x2212;3<italic>v</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">&#x2212;<italic>v</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>6</sub>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">3<italic>v</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>v</italic>
<sub>6</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">&#x2212;<italic>v</italic>
<sub>6</sub>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Optimal systems of one-dimensional subalgebras</title>
<p>Based on the Lie brackets, the optimal system of one-dimensional subalgebras of the equation can be deduced. By the linear combination of subalgebras, a new form is given by<disp-formula id="e3_1">
<mml:math id="m20">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By Olver theory [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], using symbolic calculations<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m21">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
</disp-formula>The adjoint table is shown in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Adjoint table.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Ad</th>
<th align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>e</italic>
<sup>
<italic>&#x25b;</italic>
</sup>
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub> &#x2212; <italic>&#x25b;V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>e</italic>
<sup>3<italic>&#x25b;</italic>
</sup>
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>e</italic>
<sup>
<italic>&#x25b;</italic>
</sup>
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>e</italic>
<sup>&#x2212;<italic>&#x25b;</italic>
</sup>
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub> &#x2212; 3<italic>&#x25b;V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub> &#x2212; <italic>&#x25b;V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>3</sub> &#x2b; <italic>&#x25b;V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>4</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>5</sub>
</td>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>6</sub>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Construction of group invariants</title>
<p>The exchange and adjoint relations of the six-dimensional Lie algebras are given in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> and <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>, respectively. Assume that the vectors <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m22">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m23">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> satisfy<disp-formula id="e3_2">
<mml:math id="m24">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.2)</label>
</disp-formula>in which <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m25">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> can be derived from <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>. The values of <italic>k</italic> were calculated from <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> as follows<disp-formula id="e3_3">
<mml:math id="m26">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For any <italic>s</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; 1, 2, 3, 4, 5, 6), it have required<disp-formula id="e3_4">
<mml:math id="m27">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.4)</label>
</disp-formula>Gather the coefficients containing <italic>s</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> in the above equation, the following system of differential equations are deduced as<disp-formula id="e3_5">
<mml:math id="m28">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>After analyzing the above system of PDEs (3.5), it is not difficult to yield that the invariant function as <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m29">
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 One-dimensional optimal system</title>
<p>For <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m30">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined by <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m31">
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> is a linear map [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>], in which <italic>n</italic> &#x3d; 1, &#x2026; , 6. The matrix <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m32">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m33">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> with respect to basis to <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m34">
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> are deduced below<disp-formula id="e3_6">
<mml:math id="m35">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, the matrix <italic>M</italic> can be yielded by<disp-formula id="e3_7">
<mml:math id="m36">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The matrix <italic>M</italic> can be written as<disp-formula id="e3_8">
<mml:math id="m37">
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3.8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The adjoint transformation equation for Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> is<disp-formula id="e3_9">
<mml:math id="m38">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By applying the invariants <italic>a</italic>
<sub>1</sub> and <italic>a</italic>
<sub>3</sub>, discuss the situations of the following Lie algebras.</p>
<p>Case 1 Assume that <italic>a</italic>
<sub>1</sub> &#x2260; 0 and <italic>a</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 0. Let <italic>a</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 1. Making <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 0 through<disp-formula id="e3_10">
<mml:math id="m39">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.10)</label>
</disp-formula>and <italic>&#x25b;</italic>
<sub>4</sub>, <italic>&#x25b;</italic>
<sub>5</sub>, <italic>&#x25b;</italic>
<sub>6</sub> are constants. In other words, all <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>2</sub>
<italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>3</sub>
<italic>v</italic>
<sub>3</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>4</sub>
<italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>5</sub>
<italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>6</sub>
<italic>v</italic>
<sub>6</sub> can be replaced by <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>4</sub>
<italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>5</sub>
<italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>6</sub>
<italic>v</italic>
<sub>6</sub>, where <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>4</sub>, <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>5</sub> and <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>6</sub> are constants.</p>
<p>Case 2 Assume that <italic>a</italic>
<sub>3</sub> &#x2260; 0 and <italic>a</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 0. Let <italic>a</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 1. Making <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>4</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>5</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>6</sub> &#x3d; 0 through<disp-formula id="e3_11">
<mml:math id="m40">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.11)</label>
</disp-formula>and <italic>&#x25b;</italic>
<sub>2</sub> is an arbitrary constant. In other words, all <italic>a</italic>
<sub>1</sub>
<italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>2</sub>
<italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>3</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>4</sub>
<italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>5</sub>
<italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>6</sub>
<italic>v</italic>
<sub>6</sub> can be replaced by <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>2</sub>
<italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>3</sub>, where <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>2</sub> is a constant.</p>
<p>Case 3 Assume that <italic>a</italic>
<sub>1</sub> &#x2260; 0 and <italic>a</italic>
<sub>3</sub> &#x2260; 0. Let <italic>a</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 1 and <italic>a</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 1. Making <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>4</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>5</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>6</sub> &#x3d; 0 through<disp-formula id="e3_12">
<mml:math id="m41">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(3.12)</label>
</disp-formula>In other words, all <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>2</sub>
<italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>3</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>4</sub>
<italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>5</sub>
<italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>6</sub>
<italic>v</italic>
<sub>6</sub> can be replaced with <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>3</sub>.</p>
<p>Case 4 Replacing <italic>a</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; <italic>a</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 0 into (3.9). By solving (3.9) for <italic>&#x25b;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, we get <italic>&#x25b;</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 0, <italic>&#x25b;</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 0 and <italic>&#x25b;</italic>
<sub>2</sub>, <italic>&#x25b;</italic>
<sub>4</sub>, <italic>&#x25b;</italic>
<sub>5</sub>, <italic>&#x25b;</italic>
<sub>6</sub> are arbitrary constants. In other words, all <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>2</sub>
<italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>3</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>4</sub>
<italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>5</sub>
<italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>a</italic>
<sub>6</sub>
<italic>v</italic>
<sub>6</sub> can be replaced by <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>2</sub>
<italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>4</sub>
<italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>5</sub>
<italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>6</sub>
<italic>v</italic>
<sub>6</sub>, where <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>2</sub>, <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>4</sub>, <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>5</sub> and <italic>&#x3c2;</italic>
<sub>6</sub> are constants.</p>
<p>Similarly, the other terms of the optimal system of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> can be obtained by the above method. All of them are listed below.Single vector fields: <italic>v</italic>
<sub>1</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub>, <italic>v</italic>
<sub>3</sub>, <italic>v</italic>
<sub>4</sub>, <italic>v</italic>
<sub>5</sub>, <italic>v</italic>
<sub>6</sub>.Dual vector fields: <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>3</sub>, <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub>, <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub>, <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>3</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>, <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub>, <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>, <italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>.Triple vector fields: <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub>, <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>, <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>, <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>.Quadruple vector fields: <italic>v</italic>
<sub>1</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>, <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Exact solutions of the gSWl equation</title>
<p>Next, the exact solutions of the gSWl equation are derived by employing the optimal system. The similarity solutions for arbitrary vector field <italic>v</italic> in the optimal system can be solved by the Lagrange&#x2019;s system.<disp-formula id="e4_1">
<mml:math id="m42">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.1)</label>
</disp-formula>
</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Vector field <italic>v</italic>
<sub>1</sub>
</title>
<p>The characteristic equation can be composed as<disp-formula id="e4_2">
<mml:math id="m43">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.2)</label>
</disp-formula>(Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_2">4.2</xref>) has the following form similarity solution.</p>
<p>
<italic>U</italic> (<italic>x</italic>, <italic>y</italic>, <italic>z</italic>, <italic>t</italic>) &#x3d; <italic>F</italic> (<italic>&#x3b1;</italic>, <italic>&#x3b2;</italic>, <italic>&#x3b4;</italic>).in which <italic>&#x3b1;</italic> &#x3d; <italic>x</italic>, <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m44">
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>&#x3b4;</italic> &#x3d; <italic>t</italic>.</p>
<p>Taking the above similarity solution into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref>, the reduced NLPDE is given as<disp-formula id="e4_3">
<mml:math id="m45">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.3)</label>
</disp-formula>Similarly, applying the Lie symmetry method, the infinitesimal generators of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_3">4.3</xref> can be derived<disp-formula id="e4_4">
<mml:math id="m46">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</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:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.4)</label>
</disp-formula>Let <italic>c</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 0,<sub>1</sub>(<italic>&#x3b4;</italic>) &#x3d; <italic>d</italic>,<sub>2</sub>(<italic>&#x3b4;</italic>) &#x3d; <italic>d</italic>, <italic>c</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; <italic>d</italic>, <italic>c</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 3<italic>d</italic>, and take these values into (4.4), we get<disp-formula id="e4_5">
<mml:math id="m47">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.5)</label>
</disp-formula>which has the similarity solutions from<disp-formula id="e4_6">
<mml:math id="m48">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</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:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.6)</label>
</disp-formula>where <italic>P</italic> &#x3d; <italic>&#x3b1;</italic> &#x2212; <italic>&#x3b4;</italic> and <italic>Q</italic> &#x3d; 3<italic>&#x3b1;</italic> &#x2212; <italic>&#x3b2;</italic>.</p>
<p>Putting it into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_3">4.3</xref>, the following reduced equation can be yield<disp-formula id="e4_7">
<mml:math id="m49">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>27</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>54</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">PPPQ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">PPQQ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>27</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">PQQQ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>27</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">QQQQ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.7)</label>
</disp-formula>Repeating the above steps, we get<disp-formula id="e4_8">
<mml:math id="m50">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</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:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.8)</label>
</disp-formula>Substituting <italic>c</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; <italic>d</italic>, <italic>c</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 3<italic>d</italic>, <italic>c</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; <italic>d</italic> into (4.8). The new characteristic equation is given as<disp-formula id="e4_9">
<mml:math id="m51">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.9)</label>
</disp-formula>The new similarity solutions from<disp-formula id="e4_10">
<mml:math id="m52">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</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:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.10)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3d6;</italic> &#x3d; 3<italic>P</italic> &#x2212; <italic>Q</italic>. Replacing (4.10) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_7">4.7</xref>, we get 3<italic>k</italic>
<sub>
<italic>&#x3d6;&#x3d6;</italic>
</sub> &#x3d; 0. The solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> <italic>via</italic> the above method can be given as<disp-formula id="e4_11">
<mml:math id="m53">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.11)</label>
</disp-formula>in which <italic>c</italic>
<sub>1</sub> and <italic>c</italic>
<sub>2</sub> are constants.</p>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Vector field <italic>v</italic>
<sub>3</sub>
</title>
<p>The characteristic equation can be composed as<disp-formula id="e4_12">
<mml:math id="m54">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.12)</label>
</disp-formula>The derived similarity solution has the form as.</p>
<p>
<inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m55">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>.where <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m56">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m57">
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>&#x3b8;</italic> &#x3d; <italic>z</italic>. Hence, the following (2 &#x2b; 1)-dimensional equation can be given as<disp-formula id="e4_13">
<mml:math id="m58">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.13)</label>
</disp-formula>Then, the new infinitesimal generators of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_13">4.13</xref> can be yielded<disp-formula id="e4_14">
<mml:math id="m59">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.14)</label>
</disp-formula>Let <italic>c</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 0, <italic>c</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 0, <italic>c</italic>
<sub>3</sub> &#x3d; 0, <italic>g</italic>
<sub>1</sub>(<italic>z</italic>) &#x3d; <italic>&#x3b8;</italic>, and take these values into (4.14), the corresponding characteristic equation is reduced as<disp-formula id="e4_15">
<mml:math id="m60">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.15)</label>
</disp-formula>which has the similarity solutions from<disp-formula id="e4_16">
<mml:math id="m61">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.16)</label>
</disp-formula>in which <italic>P</italic> &#x3d; <italic>&#x3b1;</italic>, <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m62">
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>. Substituting <italic>F</italic> (<italic>&#x3b1;</italic>, <italic>&#x3b2;</italic>, <italic>&#x3b8;</italic>) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_13">4.13</xref> results<disp-formula id="e4_17">
<mml:math id="m63">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">PPPQ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Equations <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_17">4.17</xref> satisfies infinitesimal as follows<disp-formula id="e4_18">
<mml:math id="m64">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.18)</label>
</disp-formula>assume that <italic>c</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 9, <italic>c</italic>
<sub>2</sub> &#x3d; 1 and its characteristic equation is<disp-formula id="e4_19">
<mml:math id="m65">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.19)</label>
</disp-formula>The similarity solution is<disp-formula id="e4_20">
<mml:math id="m66">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.20)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3d6;</italic> &#x3d; <italic>Q</italic>. Then the ODE can be reduced as<disp-formula id="e4_21">
<mml:math id="m67">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By solving the above equation, we get<disp-formula id="e4_22">
<mml:math id="m68">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.22)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Vector field <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub>
</title>
<p>The characteristic equation can be composed as<disp-formula id="e4_23">
<mml:math id="m69">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.23)</label>
</disp-formula>(4.23) has the following form similarity solution<disp-formula id="e4_24">
<mml:math id="m70">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.24)</label>
</disp-formula>in which <italic>&#x3b1;</italic> &#x3d; <italic>x</italic> &#x2212; <italic>z</italic>, <italic>&#x3b2;</italic> &#x3d; <italic>y</italic>, <italic>&#x3b4;</italic> &#x3d; <italic>z</italic>. Then Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> can be reduced to the following (2 &#x2b; 1)-dimensional equation<disp-formula id="e4_25">
<mml:math id="m71">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_25">4.25</xref> is more difficult to be derived, hence we use the Exp<inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m72">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> expansion method to find its solution. Considering the following traveling wave transformation<disp-formula id="e4_26">
<mml:math id="m73">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.26)</label>
</disp-formula>where <italic>k</italic>, <italic>l</italic>, <italic>m</italic> are constants. Replacing (4.26) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_25">4.25</xref> and integrate the derived equation with respect to <italic>&#x3c5;</italic> once, we get<disp-formula id="e4_27">
<mml:math id="m74">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Suppose that Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_27">4.27</xref> can be solved in the following form<disp-formula id="e4_28">
<mml:math id="m75">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.28)</label>
</disp-formula>in which <italic>j</italic> can be determined later and <italic>&#x3d1;</italic> satisfies<disp-formula id="e4_29">
<mml:math id="m76">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.29)</label>
</disp-formula>When <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>2</sup> &#x2212; 4<italic>&#x3bc;</italic> &#x3e; 0 and <italic>&#x3bc;</italic> &#x2260; 0, (4.29) has a solution given by<disp-formula id="e4_30">
<mml:math id="m77">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>tanh</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.30)</label>
</disp-formula>When <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>2</sup> &#x2212; 4<italic>&#x3bc;</italic> &#x3c; 0, (4.29) has a solution given by<disp-formula id="e4_31">
<mml:math id="m78">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By balancing Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_27">4.27</xref>, <italic>j</italic> &#x3d; 1. Hence (4.28) can be rewritten<disp-formula id="e4_32">
<mml:math id="m79">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.32)</label>
</disp-formula>Taking (4.32) along with Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_29">4.29</xref> into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_27">4.27</xref>, a series of algebraic equations about <italic>a</italic>
<sub>0</sub>, <italic>a</italic>
<sub>1</sub>, <italic>k</italic>, <italic>l</italic> and <italic>m</italic> can be deduced. Select a set from these to discuss the solution of the equations, we get<disp-formula id="e4_33">
<mml:math id="m80">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.33)</label>
</disp-formula>If <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>2</sup> &#x2212; 4<italic>&#x3bc;</italic> &#x3e; 0 and <italic>&#x3bc;</italic> &#x2260; 0, the kink wave solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> is<disp-formula id="e4_34">
<mml:math id="m81">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>tanh</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.34)</label>
</disp-formula>If <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>2</sup> &#x2212; 4<italic>&#x3bc;</italic> &#x3c; 0, the periodic wave solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> can be given by<disp-formula id="e4_35">
<mml:math id="m82">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.35)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4-4">
<title>4.4 Vector field <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>
</title>
<p>The characteristic equation can be composed as<disp-formula id="e4_36">
<mml:math id="m83">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.36)</label>
</disp-formula>We derive <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m84">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>&#x3b1;</italic> &#x3d; <italic>x</italic>, <italic>&#x3b2;</italic> &#x3d; <italic>y</italic> and <italic>&#x3b8;</italic> &#x3d; <italic>z</italic> as the similarity variables. Taking it into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref>, the following reduced equation can be obtained<disp-formula id="e4_37">
<mml:math id="m85">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.37)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the following (<italic>G</italic>&#x2032;/<italic>G</italic>) method is applied to solve Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_37">4.37</xref>. Considering the following traveling wave transform<disp-formula id="e4_38">
<mml:math id="m86">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.38)</label>
</disp-formula>in which <italic>k</italic>, <italic>l</italic>, <italic>m</italic> are constants. Putting (4.38) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_37">4.37</xref> yields<disp-formula id="e4_39">
<mml:math id="m87">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.39)</label>
</disp-formula>then integrate once, we yield<disp-formula id="e4_40">
<mml:math id="m88">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.40)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Assume that Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_40">4.40</xref> has solutions of the following form<disp-formula id="e4_41">
<mml:math id="m89">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.41)</label>
</disp-formula>in which <italic>b</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; 0, &#x2026; , <italic>p</italic>) are constants which can be derived later and <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m90">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> satisfies the equation<disp-formula id="e4_42">
<mml:math id="m91">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.42)</label>
</disp-formula>Exploiting the principle of homogeneous balance, <italic>p</italic> &#x3d; 1. Hence (4.41) can be rewritten as<disp-formula id="e4_43">
<mml:math id="m92">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.43)</label>
</disp-formula>Substituting (4.42) and Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_43">4.43</xref> into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_40">4.40</xref> and putting the same power combination of (<italic>G</italic>&#x2032;/<italic>G</italic>)<sup>
<italic>j</italic>
</sup>. Then make these coefficients be zero, and a series of algebraic equations about <italic>k</italic>, <italic>l</italic>, <italic>m</italic>, <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>1</sub>, <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>2</sub> can be yielded. By solving the above equations, we obtain<disp-formula id="e4_44">
<mml:math id="m93">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.44)</label>
</disp-formula>where <italic>k</italic> &#x2260; 0 and <italic>&#x3bb;</italic> &#x2212; 4<italic>&#x3bc;</italic> &#x2260; 0. With these parameters, we can yield the following forms of solutions:</p>
<p>For <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>2</sup> &#x3e; 4<italic>&#x3bc;</italic>,<disp-formula id="e4_45">
<mml:math id="m94">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sinh</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cosh</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sinh</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.45)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m95">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>c</italic>
<sub>1</sub>, <italic>c</italic>
<sub>2</sub>, <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>0</sub>, <italic>k</italic>, <italic>&#x3bb;</italic>, <italic>&#x3bc;</italic> are constants.</p>
<p>For <italic>&#x3bb;</italic>
<sup>2</sup> &#x3c; 4<italic>&#x3bc;</italic>,<disp-formula id="e4_46">
<mml:math id="m96">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.46)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m97">
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>c</italic>
<sub>1</sub>, <italic>c</italic>
<sub>2</sub>, <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>0</sub>, <italic>k</italic>, <italic>&#x3bb;</italic>, <italic>&#x3bc;</italic> are constants.</p>
</sec>
<sec id="s4-5">
<title>4.5 Vector field <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>5</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>6</sub>
</title>
<p>The characteristic equation can be composed as<disp-formula id="e4_47">
<mml:math id="m98">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.47)</label>
</disp-formula>Solving (4.47), we derived the similarity solution<disp-formula id="e4_48">
<mml:math id="m99">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.48)</label>
</disp-formula>in which <italic>&#x3b1;</italic> &#x3d; <italic>x</italic> &#x2212; <italic>t</italic>, <italic>&#x3b2;</italic> &#x3d; <italic>y</italic> and <italic>&#x3b8;</italic> &#x3d; <italic>z</italic> &#x2212; <italic>t</italic> are similarity variables. Taking (4.48) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref>, the (2 &#x2b; 1)-dimensional equation can be yielded<disp-formula id="e4_49">
<mml:math id="m100">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.49)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Next, applying the Riccati equation method, different forms of solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_49">4.49</xref> can be deduced. Taking the following traveling wave transform<disp-formula id="e4_50">
<mml:math id="m101">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.50)</label>
</disp-formula>where <italic>k</italic>, <italic>l</italic>, <italic>m</italic> are constants. Substituting (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_50">4.50</xref>) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_49">4.49</xref> and integrating once yields<disp-formula id="e4_51">
<mml:math id="m102">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.51)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Suppose that Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_51">4.51</xref> has solutions of the following form<disp-formula id="e4_52">
<mml:math id="m103">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.52)</label>
</disp-formula>where <italic>a</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> (<italic>j</italic> &#x3d; 1 <italic>p</italic>) are constants which can be obtained later and <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m104">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> satisfies the equation<disp-formula id="e4_53">
<mml:math id="m105">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.53)</label>
</disp-formula>in which <italic>&#x3c9;</italic> is an constant. The form of the solutions of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_53">4.53</xref> are as follows<disp-formula id="e4_54">
<mml:math id="m106">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>tanh</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.54)</label>
</disp-formula>By balancing Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_51">4.51</xref>, we get <italic>p</italic> &#x3d; 1. Hence, (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_52">4.52</xref>) can be rewritten as<disp-formula id="e4_55">
<mml:math id="m107">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.55)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Replacing (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_53">4.53</xref>) along with Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_55">4.55</xref> into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_51">4.51</xref>, letting the same coefficients and a series of algebraic equations about <italic>a</italic>
<sub>0</sub>, <italic>a</italic>
<sub>1</sub> and <italic>l</italic> can be yielded. Solving the above equations, we obtain<disp-formula id="e4_56">
<mml:math id="m108">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.56)</label>
</disp-formula>On the basis of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_56">4.56</xref>, we derive the solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> as follows:</p>
<p>For <italic>&#x3c9;</italic> &#x3c; 0,<disp-formula id="e4_57">
<mml:math id="m109">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>tanh</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.57)</label>
</disp-formula>where <italic>k</italic>, <italic>m</italic>, <italic>a</italic>
<sub>0</sub>, <italic>&#x3c9;</italic>, <italic>y</italic>, <italic>z</italic> are constants.</p>
<p>For <italic>&#x3c9;</italic> &#x3e; 0,<disp-formula id="e4_58">
<mml:math id="m110">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>tan</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.58)</label>
</disp-formula>where <italic>k</italic>, <italic>m</italic>, <italic>a</italic>
<sub>0</sub>, <italic>&#x3c9;</italic>, <italic>y</italic>, <italic>z</italic> are constants.</p>
</sec>
<sec id="s4-6">
<title>4.6 Vector field <italic>v</italic>
<sub>2</sub> &#x2b; <italic>v</italic>
<sub>4</sub>
</title>
<p>The characteristic equation can be composed as<disp-formula id="e4_59">
<mml:math id="m111">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.59)</label>
</disp-formula>Solving (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_59">4.59</xref>), we derived the similarity solution<disp-formula id="e4_60">
<mml:math id="m112">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.60)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3b1;</italic> &#x3d; <italic>x</italic>, <italic>&#x3b2;</italic> &#x3d; <italic>y</italic> and <italic>&#x3b8;</italic> &#x3d; <italic>z</italic> &#x2212; <italic>t</italic> are similarity variables. Taking (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_60">4.60</xref>) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref>, the (2 &#x2b; 1)-dimensional equation can be obtained by<disp-formula id="e4_61">
<mml:math id="m113">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.61)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Taking the traveling wave transform<disp-formula id="e4_62">
<mml:math id="m114">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.62)</label>
</disp-formula>where <italic>k</italic>, <italic>l</italic> and <italic>m</italic> are constants. Putting (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_62">4.62</xref>) into Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_61">4.61</xref> and integrate once, we derive<disp-formula id="e4_63">
<mml:math id="m115">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.63)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Suppose the solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_63">4.63</xref> is given by<disp-formula id="e4_64">
<mml:math id="m116">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munderover accentunder="false" accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munderover accentunder="false" accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.64)</label>
</disp-formula>where <italic>s</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>, <italic>r</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> are constants to be obtained. By balancing Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_63">4.63</xref>, <italic>p</italic> &#x3d; 1. Therefore, Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_64">4.64</xref> is written as<disp-formula id="e4_65">
<mml:math id="m117">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.65)</label>
</disp-formula>Replacing (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_63">4.63</xref>) along with Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_65">4.65</xref> and making the same coefficient be zero, a family of algebraic equations about <italic>s</italic>
<sub>0</sub>, <italic>s</italic>
<sub>1</sub>, <italic>s</italic>
<sub>2</sub>, <italic>r</italic>
<sub>0</sub>, <italic>r</italic>
<sub>1</sub>, <italic>r</italic>
<sub>2</sub>, <italic>k</italic>, <italic>l</italic> and <italic>m</italic> can be yielded. Solving the above equations, we obtain:<disp-formula id="e4_66">
<mml:math id="m118">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.66)</label>
</disp-formula>Then the solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> is given by:<disp-formula id="e4_67">
<mml:math id="m119">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.67)</label>
</disp-formula>where <italic>m</italic>, <italic>s</italic>
<sub>0</sub>, <italic>s</italic>
<sub>1</sub>, <italic>s</italic>
<sub>2</sub>, <italic>r</italic>
<sub>0</sub>, <italic>r</italic>
<sub>1</sub> and <italic>r</italic>
<sub>2</sub> are constants. Based on Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_67">4.67</xref>, replacing the parameter <italic>k</italic> &#x3d; <italic>ik</italic>, <italic>l</italic> &#x3d; <italic>il</italic>, <italic>m</italic> &#x3d; <italic>im</italic> and picking the real part, the following periodic wave solution can be given<disp-formula id="e4_68">
<mml:math id="m120">
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4.68)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Analysis and discussion</title>
<p>In this part, the geometric representation of the solution of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1_2">1.2</xref> is discussed by employing graphical description. The physical phenomena of the solutions can be seen more obviously <italic>via</italic> numerical simulation. The solutions of the gSWl equation yielded from the above process include periodic, dark soliton, kink wave and annihilation structures of solutions. The dynamic structure of the solutions is investigated below.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> depicts the physical structure of the singular solution when the parameter <italic>c</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; 1, &#x3d; 1, <italic>x</italic> &#x3d; 1, <italic>y</italic> &#x3d; 1. (B) Indicates the density plot of the corresponding solution.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Singularity profile of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_11">(4.11)</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1131007-g001.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> describes the physical structure of the kink solution when <italic>t</italic> &#x3d; 1, and the rest of the parameters take the value of <italic>y</italic> &#x3d; 1, &#x3d; 3, &#x3d; 1, <italic>k</italic> &#x3d; 1, <italic>l</italic> &#x3d; 1, m &#x3d; 1, &#x3d; 1, &#x3d; 1. When the time increases from <italic>t</italic> &#x3d; 1 to <italic>t</italic> &#x3d; 28, the energy of the wave is gradually depleted and eventually becomes a plane wave.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Annihilation of the kink wave solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_34">(4.34)</xref> at <italic>y</italic> &#x3d;1.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1131007-g002.tif"/>
</fig>
<p>The physical structure of the antisymmetric periodic solution <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_35">(4.35)</xref> is shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>. The 3-D plot of the antisymmetric periodic solution is described when the parameter is taken as <italic>z</italic> &#x3d; 0, <italic>y</italic> &#x3d; 0, &#x3d; 1, &#x3d; 1, <italic>k</italic> &#x3d; 1, <italic>l</italic> &#x3d; 1, m &#x3d; 1, &#x3d; 1, &#x3d; &#x2212;1. (B) show the density plot of the solution.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Multi period solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_35">(4.35)</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1131007-g003.tif"/>
</fig>
<p>The dynamics structure of the kink wave solution at <italic>z</italic> &#x3d; 0 is plotted in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. When <italic>k</italic> &#x3d; &#x2212;10, <italic>c</italic> &#x3d; 10, &#x3d; 1, &#x3d; &#x2212;10, <italic>y</italic> &#x3d; 1. (A) shows the 3-D plot of the solution and (B) depicts the spread route of the solution along the <italic>x</italic>-axis when <italic>t</italic> &#x3d; 0, <italic>t</italic> &#x3d; 1, <italic>t</italic> &#x3d; 2 and <italic>t</italic> &#x3d; 3, respectively.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>The kink wave solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_57">(4.57)</xref> at <italic>z</italic> &#x3d;0.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1131007-g004.tif"/>
</fig>
<p>It is shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> that the physical structure of the periodic wave solutions (4.58) and (4.68). (A) Is the corresponding 3D structure, (B) is the track of the solution along the <italic>x</italic>-axis, which is given when the parameter<italic>k</italic> &#x3d; 1, &#x3d; &#x2212;1, &#x3d; 1, <italic>r</italic> &#x3d; 1, <italic>y</italic> &#x3d; 0, <italic>z</italic> &#x3d; 0 (4.68) shows the 3-D structure of the symmetric two-period wave solution, with the corresponding parameter <italic>a</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 1, &#x3d; 1, &#x3d; 1, &#x3d; 5, &#x3d; 1, &#x3d; 1, m &#x3d; 1. (B) Depicts the spread route of the solution along the <italic>z</italic>-axis at <italic>t</italic> &#x3d; 0.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>The periodic solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_58">(4.58)</xref> at <italic>z</italic> &#x3d;0.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1131007-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>The symmetric two-periodic solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_68">(4.68)</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1131007-g006.tif"/>
</fig>
<p>A structure of the dynamics of the dark soliton (4.67) is depicted in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. The 3-D plot of the dark soliton is obtained when the parameter is selected as <italic>a</italic>
<sub>0</sub> &#x3d; 1, &#x3d; 1, &#x3d; 1, &#x3d; 1, &#x3d; 2, &#x3d; 1, m &#x3d; 1. The spread route behavior of the dark soliton along the <italic>z</italic>-axis can be derived by choosing <italic>t</italic> &#x3d; 0, <italic>t</italic> &#x3d; 1, <italic>t</italic> &#x3d; 2 and <italic>t</italic> &#x3d; 3.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Dark soliton solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4_67">(4.67)</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-11-1131007-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s6">
<title>6 Conclusion</title>
<p>In summary, the (3 &#x2b; 1)-dimensional generalized Shallow Water-like wave equation is shown in this paper which is studied based on the Lie symmetry method and the symbolic calculation. By the adjoint table of the infinitesimal generators, a one-dimensional optimal system is formulated. In terms of the optimal system, some new solutions of the gSWl equation are derived by Exp<inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m121">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> expansion method, Riccati equation method, Exp-function expansion method, and <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m122">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> expansion method. In particular, the physical structures of the detected dark soliton, kink wave, and periodic solutions are investigated to make this study more credible.</p>
<p>In this work, a situation of the (3 &#x2b; 1)-dimensional gSWl equation has been investigated based on the Lie symmetry method, and the rest of the latter cases are presented in other subsequent papers. More work needs to be done in the future. Firstly, in this paper, the exact solutions of the equation are derived richly with the Lie symmetry method, and other methods can be employed for the solutions of the equation, such as the numerical analysis method [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. Secondly, the natural properties of the solutions to the equation can be investigated further in subsequent studies through the generalized multi-symplectic method and the structure-preserving method [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>].</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s7">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Author contributions</title>
<p>BY: Conceptualization, Methodology, Investigation, Formal analysis, Writing&#x2013;original draft. YS: Software, Formal analysis. ZW: Conceptualization, Funding acquisition, Resources, Supervision, Writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Funding</title>
<p>This work was supported by Natural Science Foundation of Shandong Province (Grant ZR2021MA084), the Natural Science Foundation of Liaocheng University (318012025), and Discipline with Strong Characteristics of Liaocheng University&#x2014;Intelligent Science and Technology (319462208).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s10">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s11">
<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>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eslami</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Soliton-like solutions for the coupled Schrodinger-Boussinesq equation</article-title>. <source>Optik</source> (<year>2015</year>) <volume>126</volume>(<issue>23</issue>):<fpage>3987</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijleo.2015.07.197</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eslami</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mirzazadeh</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neirameh</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>New exact wave solutions for Hirota equation</article-title>. <source>Pramana</source> (<year>2015</year>) <volume>84</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>3</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12043-014-0837-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>XY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>YJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shan</surname>
<given-names>WR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Beholding the shallow water waves near an ocean beach or in a lake via a Boussinesq-Burgers system</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x26; Fractals</source> (<year>2021</year>) <volume>147</volume>:<fpage>110875</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2021.110875</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lan</surname>
<given-names>ZZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>YT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>JW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>CQ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Solitons</surname>
<given-names>BQM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Solitons, B&#xe4;cklund transformation and Lax pair for a (2&#x2b;1)-dimensional Broer-Kaup-Kupershmidt system in the shallow water of uniform depth</article-title>. <source>Commun Nonlinear Sci Numer Simulation</source> (<year>2017</year>) <volume>44</volume>:<fpage>360</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cnsns.2016.07.013</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Iqbal</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miah</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Osman</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Study on date-Jimbo-Kashiwara-Miwa equation with conformable derivative dependent on time parameter to find the exact dynamic wave solutions</article-title>. <source>Fractal and Fractional</source> (<year>2021</year>) <volume>6</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>4</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/fractalfract6010004</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yokus</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Durur</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ahmad</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yao</surname>
<given-names>SW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Construction of different types analytic solutions for the Zhiber-Shabat equation</article-title>. <source>Mathematics</source> (<year>2020</year>) <volume>8</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>908</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math8060908</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>SJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>WX</given-names>
</name>
<name>
<surname>L&#xfc;</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>B&#xe4;cklund transformation, exact solutions and interaction behaviour of the (3&#x2b;1)-dimensional Hirota-Satsuma-Ito-like equation</article-title>. <source>Commun Nonlinear Sci Numer Simulation</source> (<year>2020</year>) <volume>83</volume>:<fpage>105135</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cnsns.2019.105135</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rady</surname>
<given-names>ASA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Osman</surname>
<given-names>ES</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khalfallah</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The homogeneous balance method and its application to the Benjamin-Bona-Mahoney (BBM) equation</article-title>. <source>Appl Math Comput</source> (<year>2010</year>) <volume>217</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>1385</fpage>&#x2013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.amc.2009.05.027</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bhutani</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brito-Parada</surname>
<given-names>PR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Analytical solution for a three-dimensional non-homogeneous bivariate population balance equation-A special case</article-title>. <source>Int J Multiphase Flow</source> (<year>2017</year>) <volume>89</volume>:<fpage>413</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmultiphaseflow.2016.11.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lie symmetry analysis for obtaining the abundant exact solutions, optimal system and dynamics of solitons for a higher-dimensional Fokas equation</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x26; Fractals</source> (<year>2021</year>) <volume>142</volume>:<fpage>110507</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.110507</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ghanbari</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Niwas</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baleanu</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Lie symmetry analysis and exact Jacobi elliptic solutions for the Kawahara-KdV type equations</article-title>. <source>Results Phys</source> (<year>2021</year>) <volume>23</volume>:<fpage>104006</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.104006</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Benoudina</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang Y</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khalique</surname>
<given-names>CM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lie symmetry analysis, optimal system, new solitary wave solutions and conservation laws of the Pavlov equation</article-title>. <source>Commun Nonlinear Sci Numer Simulation</source> (<year>2021</year>) <volume>94</volume>:<fpage>105560</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cnsns.2020.105560</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>WX</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Inverse scattering for nonlocal reverse-time nonlinear Schr<italic>ddoto</italic>dinger equations</article-title>. <source>Appl Math Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>102</volume>:<fpage>106161</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aml.2019.106161</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ali Akbar</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ali</surname>
<given-names>NHM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The improved <italic>F</italic>-expansion method with Riccati equation and its applications in mathematical physics</article-title>. <source>Cogent Math</source> (<year>2017</year>) <volume>4</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1282577</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/23311835.2017.1282577</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Akbulut</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kaplan</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tascan</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The investigation of exact solutions of nonlinear partial differential equations by using exp method</article-title>. <source>Optik</source> (<year>2017</year>) <volume>132</volume>:<fpage>382</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijleo.2016.12.050</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hafez</surname>
<given-names>MG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exact solutions to the (3&#x2b;1)-dimensional coupled Klein-Gordon-Zakharov equation using exp xi-expansion method</article-title>. <source>Alexandria Eng J</source> (<year>2016</year>) <volume>55</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>1635</fpage>&#x2013;<lpage>45</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aej.2016.02.010</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>HM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>XY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chai</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>YT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Soliton and rogue-wave solutions for a (2&#x2b;1)-dimensional fourth-order nonlinear Schrodinger equation in a Heisenberg ferromagnetic spin chain</article-title>. <source>Nonlinear Dyn</source> (<year>2016</year>) <volume>86</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>369</fpage>&#x2013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11071-016-2894-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>WQ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>SF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>XB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>TT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Riemann-Hilbert method and multi-soliton solutions for three-component coupled nonlinear Schrodinger equations</article-title>. <source>J Geometry Phys</source> (<year>2019</year>) <volume>146</volume>:<fpage>103508</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.geomphys.2019.103508</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>DS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Long-time asymptotics and the bright N-soliton solutions of the Kundu&#x2013;Eckhaus equation via the Riemann&#x2013;Hilbert approach</article-title>. <source>Nonlinear Anal Real World Appl</source> (<year>2018</year>) <volume>41</volume>:<fpage>334</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nonrwa.2017.10.014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>QM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>YT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jia</surname>
<given-names>SL</given-names>
</name>
<name>
<surname>DengBilinear</surname>
<given-names>GF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Bilinear B&#xe4;cklund transformation, soliton and periodic wave solutions for a $$\varvec{(3 &#x2b; 1)}$$ (3 &#x2b; 1) -dimensional variable-coefficient generalized shallow water wave equation</article-title>. <source>Nonlinear Dyn</source> (<year>2017</year>) <volume>87</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>2529</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11071-016-3209-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>QM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>YT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Bilinear form, bilinear B&#xe4;cklund transformation and dynamic features of the soliton solutions for a variable-coefficient (3&#x2b;1)-dimensional generalized shallow water wave equation</article-title>. <source>Mod Phys Lett B</source> (<year>2017</year>) <volume>31</volume>(<issue>22</issue>):<fpage>1750126</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0217984917501263</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Some new periodic solitary wave solutions of (3&#x2b;1)-dimensional generalized shallow water wave equation by Lie symmetry approach</article-title>. <source>Comput Math Appl</source> (<year>2019</year>) <volume>78</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>857</fpage>&#x2013;<lpage>77</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2019.03.007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>YZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>JG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multiple periodic-soliton solutions of the (3&#x2b;1)-dimensional generalised shallow water equation</article-title>. <source>Pramana</source> (<year>2018</year>) <volume>90</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>JG</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>New periodic solitary wave solutions for the (3&#x2b;1)-dimensional generalized shallow water equation</article-title>. <source>Nonlinear Dyn</source> (<year>2017</year>) <volume>90</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>363</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11071-017-3667-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>JG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>WH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Breather wave solutions for the generalized shallow water wave equation with variable coefficients in the atmosphere, rivers, lakes and oceans</article-title>. <source>Comput Math Appl</source> (<year>2019</year>) <volume>78</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>848</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2019.03.008</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>YN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>WX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Grammian and Pfaffian solutions as well as Pfaffianization for a (3&#x2b;1)-dimensional generalized shallow water equation</article-title>. <source>Chin Phys B</source> (<year>2012</year>) <volume>21</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>070212</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1674-1056/21/7/070212</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Raju</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Paul</surname>
<given-names>GC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ali</surname>
<given-names>ME</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haque</surname>
<given-names>MD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Characteristics of lump-kink and their fission-fusion interactions, rogue, and breather wave solutions for a (3&#x2b;1)-dimensional generalized shallow water equation</article-title>. <source>Int J Comp Math</source> (<year>2022</year>) <volume>99</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>714</fpage>&#x2013;<lpage>36</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207160.2021.1929940</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sadat</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kassem</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>WX</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Abundant lump-type solutions and interaction solutions for a nonlinear (3&#x2b;1)-dimensional model</article-title>. <source>Adv Math Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>2018</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2018/9178480</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Rational solutions and lump solutions to the generalized (3&#x2b;1)-dimensional Shallow Water-like equation</article-title>. <source>Comput Math Appl</source> (<year>2017</year>) <volume>73</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>246</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2016.11.009</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Olver</surname>
<given-names>PJ</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Applications of Lie groups to differential equations</source>. <publisher-name>Springer Science &#x26; Business Media</publisher-name> (<year>1993</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ovsjannikov</surname>
<given-names>LV</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Group properties of differential equations</source>. <publisher-loc>Novosibirsk</publisher-loc>: <publisher-name>Siberian Section of the Academy of Science of USSR</publisher-name> (<year>1962</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>GW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Symmetry analysis, analytical solutions and conservation laws of a generalized KdV-Burgers-Kuramoto equation and its fractional version</article-title>. <source>Fractals</source> (<year>2021</year>) <volume>29</volume>(<issue>04</issue>):<fpage>2150101</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218348x21501012</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>GW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A new (3&#x2b;1)-dimensional schr&#xf6;dinger equation: Derivation, soliton solutions and conservation laws</article-title>. <source>Nonlinear Dyn</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>1595</fpage>&#x2013;<lpage>602</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11071-021-06359-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>GW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A novel (3&#x2b;1)-dimensional sine-gorden and a sinh-gorden equation: Derivation, symmetries and conservation laws</article-title>. <source>Appl Math Lett</source> (<year>2021</year>) <volume>113</volume>:<fpage>106768</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aml.2020.106768</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A direct algorithm of one-dimensional optimal system for the group invariant solutions</article-title>. <source>J Math Phys</source> (<year>2015</year>) <volume>56</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>053504</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4921229</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>WP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>ZC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>WR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generalized multi-symplectic integrators for a class of Hamiltonian nonlinear wave PDEs</article-title>. <source>J Comput Phys</source> (<year>2013</year>) <volume>235</volume>:<fpage>394</fpage>&#x2013;<lpage>406</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2012.10.032</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>WP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>YP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>ZC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Symmetry breaking of infinite-dimensional dynamic system</article-title>. <source>Appl Math Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>103</volume>:<fpage>106207</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aml.2019.106207</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>WP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ye</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>ZC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Internal resonance of a flexible beam in a spatial tethered system</article-title>. <source>J Sound Vibration</source> (<year>2020</year>) <volume>475</volume>:<fpage>115286</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jsv.2020.115286</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>WP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>CZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>ZC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Vibration and elastic wave propagation in spatial flexible damping panel attached to four special springs</article-title>. <source>Commun Nonlinear Sci Numer Simulation</source> (<year>2020</year>) <volume>84</volume>:<fpage>105199</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cnsns.2020.105199</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>WP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huai</surname>
<given-names>YL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>XQ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>RS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>YP</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Mechanoelectrical flexible hub-beam model of ionic-type solvent-free nanofluids</article-title>. <source>Mech Syst Signal Process</source> (<year>2021</year>) <volume>159</volume>:<fpage>107833</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ymssp.2021.107833</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>WP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huai</surname>
<given-names>YL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>ZC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coupling dynamic characteristics of simplified model for tethered satellite system</article-title>. <source>Acta Mechanica Sinica</source> (<year>2021</year>) <volume>37</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>1245</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10409-021-01108-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>WP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>ZC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamic analysis on flexible hub-beam with step-variable cross-section</article-title>. <source>Mech Syst Signal Process</source> (<year>2022</year>) <volume>180</volume>:<fpage>109423</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ymssp.2022.109423</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>