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    jamp
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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
    </journal-title>
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    2327-4352
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   <issn publication-format="print">
    2327-4379
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   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
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    10.4236/jamp.2024.128166
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    jamp-135213
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     <subject>
      Articles
     </subject>
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     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
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   <title-group>
    A Comparative Study of Adomian Decomposition Method with Variational Iteration Method for Solving Linear and Nonlinear Differential Equations
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
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      <surname>
       Sarah Khaled Al
      </surname>
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       Baghdadi
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       N. Ameer
      </surname>
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       Ahammad
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
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     aGeneral Studies Department, Technical and Vocational Training Corporation, Tabuk, KSA
    </addr-line> 
   </aff> 
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    <addr-line>
     aDepartment of Mathematics, Faculty of Science, University of Tabuk, Tabuk, KSA
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     06
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     08
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     2024
    </year>
   </pub-date> 
   <volume>
    12
   </volume> 
   <issue>
    08
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    2789
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    2819
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      9,
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      July
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      2024
     </year>
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     <day>
      10,
     </day>
     <month>
      July
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
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    <date date-type="accepted">
     <day>
      10,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date>
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   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    This study compares the Adomian Decomposition Method (ADM) and the Variational Iteration Method (VIM) for solving nonlinear differential equations in engineering. Differential equations are essential for modeling dynamic systems in various disciplines, including biological processes, heat transfer, and control systems. This study addresses first, second, and third-order nonlinear differential equations using Mathematica for data generation and graphing. The ADM, developed by George Adomian, uses Adomian polynomials to handle nonlinear terms, which can be computationally intensive. In contrast, VIM, developed by He, directly iterates the correction functional, providing a more straightforward and efficient approach. This study highlights VIM’s rapid convergence and effectiveness of VIM, particularly for nonlinear problems, where it simplifies calculations and offers direct solutions without polynomial derivation. The results demonstrate VIM’s superior efficiency and rapid convergence of VIM compared with ADM. The VIM’s minimal computational requirements make it practical for real-time applications and complex system modeling. Our findings align with those of previous research, confirming VIM’s efficiency of VIM in various engineering applications. This study emphasizes the importance of selecting appropriate methods based on specific problem requirements. While ADM is valuable for certain nonlinearities, VIM’s approach is ideal for many engineering scenarios. Future research should explore broader applications and hybrid methods to enhance the solution’s accuracy and efficiency. This comprehensive comparison provides valuable guidance for selecting effective numerical methods for differential equations in engineering.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Differential Equations
    </kwd> 
    <kwd>
      Numerical Analysis
    </kwd> 
    <kwd>
      Mathematical Computing
    </kwd> 
    <kwd>
      Engineering Models
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonlinear Dynamics
    </kwd>
   </kwd-group>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Differential equations are crucial in various engineering disciplines for modeling structures, describing phenomena, and simulating dynamic systems <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-1">
     [1]
    </xref>. They serve as powerful numerical tools for various applications including biological processes, celestial motion, hydraulic flow, heat transfer, vibration isolation, and electric circuits. Engineering research has advanced significantly, necessitating the use of diverse differential equations (DEs) to model various processes <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-2">
     [2]
    </xref>.</p>
   <p>For instance, differential equations are essential for modeling continuum beams used in flexible space structures, such as aircraft wings and satellite antennas, to estimate their natural and forced frequencies. In heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) systems, heat transfer and cooling processes are governed by thermal system equations, which are differential equations. These equations are also used for thermal-based damage detection in porous materials. Additionally, feedback control systems in automotive, aerospace, and ocean vehicles rely on differential equations for their numerical models. They are also employed in modeling population growth, chemical reactions, and mixtures.</p>
   <p>Due to their importance, numerous analytical and numerical methods have been developed to accurately solve linear and nonlinear differential equations. Notable methods include the Adomian Decomposition Method (ADM), extensively used for various equations such as the free vibration of continuum beams, fractional differential equations, heat equations, and Blasius equations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-3">
     [3]
    </xref>. Other methods include homotopy perturbation, differential transform, differential quadrature, and collocation methods <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-4">
     [4]
    </xref>.</p>
   <p>Among these, He’s Variational Iteration Method (HVIM) stands out for its effectiveness and convenience in solving complex higher-order linear and nonlinear differential equations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-5">
     [5]
    </xref>. It is versatile and rapidly converges with fewer iterations, making it highly suitable for engineering research.</p>
   <p>Constrained optimization problems are prevalent across various scientific and engineering disciplines, necessitating efficient and effective methods for finding their extrema. The Lagrange multipliers method has traditionally been used for this purpose, providing a systematic approach to incorporate constraints directly into the optimization problem. This method, while powerful, has inherent limitations, particularly when dealing with complex or non-linear constraints. The traditional Lagrange multipliers method often requires solving a system of equations that can become increasingly intricate as the number of constraints and the complexity of the functions involved grow <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-6">
     [6]
    </xref>.</p>
   <p>The motivation for extending the Lagrange multipliers method to include functional derivatives stems from the need to address these limitations and improve the efficiency and applicability of the method. By employing functional derivatives, the method can be generalized to handle a wider range of problems, including those involving functional spaces. This extension not only broadens the scope of problems that can be addressed but also enhances the computational efficiency and accuracy of finding constrained extrema <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-7">
     [7]
    </xref>.</p>
   <p>The traditional Lagrange multipliers method faces several challenges. When dealing with non-linear constraints, the system of equations resulting from the Lagrange multipliers can become highly non-linear and difficult to solve <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-8">
     [8]
    </xref>. As the number of constraints increases, the number of equations to be solved simultaneously increases, which can significantly complicate the solution process. The method often requires iterative numerical techniques to find solutions, which can be computationally intensive and time-consuming <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-9">
     [9]
    </xref>. Furthermore, this method may find local optima rather than global ones, depending on the initial conditions and the nature of the constraint equations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-10">
     [10]
    </xref>.</p>
   <p>Extending the Lagrange multipliers method to include functional derivatives offers several advantages. Functional derivatives allow the method to be applied to problems involving function spaces, making it suitable for a wider range of optimization problems <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-11">
     [11]
    </xref>. Functional derivatives can simplify the formulation of the optimization problem, reducing the computational burden associated with solving the system of equations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-12">
     [12]
    </xref>. By providing a more precise mathematical framework, functional derivatives can improve the accuracy of the solutions obtained, particularly in complex or highly non-linear scenarios <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-13">
     [13]
    </xref>. Moreover, the extended method has the potential to more effectively identify global extrema, as it can incorporate more sophisticated mathematical tools and techniques <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-14">
     [14]
    </xref>.</p>
   <p>The introduction of functional derivatives into the Lagrange multipliers method represents a significant improvement over the traditional approach. This extension allows for the simplification of complex problems by leveraging functional derivatives, enabling complex non-linear constraints to be handled more systematically <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-15">
     [15]
    </xref>. This method becomes more scalable, as it can manage a larger number of constraints without a corresponding exponential increase in computational complexity. The enhanced method is particularly beneficial in fields such as engineering, physics, and economics, where constrained optimization problems are frequently encountered and often involve complex, non-linear relationships <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-16">
     [16]
    </xref>.</p>
   <p>Finding constrained extrema is a fundamental problem in optimization, and various methods have been developed over the years to address it. While Lagrange multipliers are a well-known approach, several alternative methods exist, each with its own advantages and limitations. Penalty methods involve adding a penalty term to the objective function, imposing a cost for violating the constraints, and then minimizing the augmented objective function using unconstrained optimization techniques.</p>
   <p>Sequential Quadratic Programming (SQP) iteratively solves a sequence of quadratic programming subproblems that approximate the original nonlinear problem. Evolutionary algorithms, such as Genetic Algorithms (GAs) and Particle Swarm Optimization (PSO), also find constrained extrema by using mechanisms inspired by natural evolution and social behavior to explore the search space. They are particularly useful for problems with complex, non-differentiable, or noisy objective functions.</p>
   <p>Problem Statement:</p>
   <p>Differential equations are essential tools in engineering for modeling, describing, and simulating various dynamic systems and phenomena. Despite the development of numerous analytical and numerical methods for solving linear and nonlinear differential equations, there remains a need to evaluate and compare these methods to identify the most effective approaches for different engineering applications <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-17">
     [17]
    </xref>. This study focuses on comparing the Adomian Decomposition Method (ADM) and the Variational Iteration Method (VIM) to determine their efficacy in solving complex differential equations used in various engineering disciplines.</p>
   <p>Extending the Lagrange multipliers method to include functional derivatives addresses many of the limitations inherent in the traditional approach. This advancement not only broadens the range of problems that can be effectively tackled but also enhances the efficiency and accuracy of finding constrained extrema, making it a valuable tool for researchers and practitioners in various fields.</p>
   <p>Although significant research has been conducted on various methods for solving differential equations, there is a lack of comprehensive comparative studies specifically evaluating ADM and VIM across a range of engineering applications <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-18">
     [18]
    </xref>. Existing literature highlights the effectiveness of both methods individually but does not provide a detailed comparative analysis of their performance using a consistent computational framework <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-19">
     [19]
    </xref>. Addressing this gap is crucial for advancing the application of differential equations in engineering research and practice.</p>
   <p>Objectives:</p>
   <p>The following are the main objectives of this study:</p>
   <p>1) To solve first-, second-, and third-order nonlinear differential equations using the ADM and the VIM.</p>
   <p>2) To compare the results obtained from ADM and VIM using Mathematica programming.</p>
   <p>3) To evaluate the performance, efficiency, and accuracy of ADM and VIM in modeling various engineering systems and processes.</p>
   <p>4) To identify the strengths and limitations of each method in handling diverse types of differential equations and engineering applications.</p>
   <p>5) To provide recommendations for applying ADM and VIM in engineering research and system design.</p>
   <p>Adomian Decomposition Method</p>
   <p>The ADM is a semi-analytical technique developed by George Adomian from the 1970s to the 1990s for solving ordinary and partial nonlinear differential equations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-20">
     [20]
    </xref>. It can also be extended to stochastic systems using the Ito integral. ADM aims to provide a unified theory for solving partial differential equations (PDEs), although it has been superseded by the homotopy analysis method <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-21">
     [21]
    </xref>.</p>
   <p>A key feature of ADM is the use of “Adomian polynomials,” which enable solution convergence for the nonlinear parts of equations without linearizing the system <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-22">
     [22]
    </xref>. These polynomials generalize to a Maclaurin series about an arbitrary external parameter, offering greater flexibility than direct Taylor series expansion. ADM is advantageous over standard numerical methods as it is computationally inexpensive and free from rounding-off errors, avoiding discretization <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-21">
     [21]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-22">
     [22]
    </xref>.</p>
   <p>Consider the following equation:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>(1.1)</p>
   <p>where L is a linear operator, N represents a nonlinear operator, and R is the remaining linear part.</p>
   <p>By defining the inverse operator of L as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, assuming that it exists, we get</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>(1.2)</p>
   <p>The ADM assumes that the unknown function u can be expressed by an infinite series of the form</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> or 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(1.3)</p>
   <p>where the components 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> will be determined recursively. Moreover, the method defines the nonlinear term using Adomian polynomials.</p>
   <p>More precisely, the ADM assumes that the nonlinear operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can be decomposed by an infinite series of polynomials given by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>(1.4)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are the Adomian’s polynomials defined as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Substituting (1.3) into (1.2) and using the fact that R is a linear operator.</p>
   <p>We obtain</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Or equivalently</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1.5)</p>
   <p>Now, the recurrence algorithm can be defined by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       ⋮ 
     </mo> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.6)</p>
   <p>Or equivalently</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.7)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       ⋮ 
     </mo> 
    </math></p>
   <p>Consider the nonlinear function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Then, the infinite series generated by applying the Taylor’s Series expansion of f about the initial function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is given by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (1.8)</p>
   <p>By substituting (1.3) into Equation (1.8), we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (1.9)</p>
   <p>Now, expand Equation (1.9). We arrange the terms to obtain the Adomian polynomials. The order of each term in the above Equation (1.9) depends on both the subscript and the exponents of the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>i.e., 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is of order 1</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> is of order 2</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> is of order 6</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       ⋮ 
     </mo> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> is of order kn.</p>
   <p>To determine the sum of the terms of the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> in each term. For example, the order of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        8 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>As a result, by rearranging the terms in the expansion (1.9) according to the order, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <msup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msup> 
         <mrow></mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <msup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <msup> 
          <msup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <msup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <msup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <msup> 
          <msup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <msup> 
          <msup> 
           <msup> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (1.10)</p>
   <p>The Adomian polynomials are arranged in a way so that the polynomial 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> consists of a; terms in the expansion (1.10) of order 1, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> consists of all terms of order 2. In general, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> consists of all terms of order n. Therefore, the first nine terms of Adomian are given below:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         0 
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        f 
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          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            20 
          </mn> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            10 
          </mn> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            15 
          </mn> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           7 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             7 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
          <mo>
            ! 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           8 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       ⋮ 
     </mo> 
    </math></p>
   <p>The Adomian polynomials 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for the nonlinear term 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can be evaluated by using the following expression</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msup> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (1.11)</p>
   <p>The Adomian polynomials are given by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Linear Ordinary Differential Equations:</p>
   <p>We apply ADM to solve linear ordinary differential equations. The following general equation is written in the operator form:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.12)</p>
   <p>where L is the linear operator considered as the highest order derivative.</p>
   <p>R is the remainder of the differential operator.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an inhomogeneous term.</p>
   <p>If L is the first-order operator defined by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Assuming that L is invertible, then the inverse operator 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is given by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         # 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mo>
            # 
          </mo> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. So, that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.13)</p>
   <p>If L is a second-order differential operator, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The inverse operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a two-fold integration operator given by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         # 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mo>
               # 
             </mo> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.14)</p>
   <p>In this manner, if L is a third-order differential operator, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The inverse operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a three-fold integration operator given by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         # 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mo>
                  # 
                </mo> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1.15)</p>
   <p>Higher ordinary differential equations were generalized in the same manner.</p>
   <p>Now, we apply the inverse operator. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> to both sides of Equation (1.12), and after manipulating the terms, we get</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> (1.16)</p>
   <p>where</p>
   <p>
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         Φ 
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         0 
       </mn> 
      </msub> 
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        = 
      </mo> 
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         { 
       </mo> 
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          <mtd columnalign="left"> 
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            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
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               ( 
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            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
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                d 
              </mtext> 
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                x 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
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          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
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               ( 
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            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
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              x 
            </mi> 
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               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
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               0 
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            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
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              L 
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              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
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                d 
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                 x 
               </mi> 
               <mn>
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              u 
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               ( 
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               0 
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               ) 
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            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
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              x 
            </mi> 
            <msup> 
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               u 
             </mi> 
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               ′ 
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            </msup> 
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            </mrow> 
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              + 
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            <mfrac> 
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                ! 
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             </mrow> 
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               ) 
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            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
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            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
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                d 
              </mtext> 
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                 x 
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               <mn>
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            </mfrac> 
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          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
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             <mn>
               0 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
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                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
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             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
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            </msup> 
            <msup> 
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             <mo>
               ″ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
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               0 
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             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
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              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
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                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
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               x 
             </mi> 
             <mn>
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            <msup> 
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             <mo>
               ‴ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
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               ( 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
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          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
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              L 
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              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
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                 d 
               </mtext> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </msup> 
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             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mo>
              ⋮ 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ″ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ‴ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.17)</p>
   <p>The ADM admits the decomposition of u in the form of an infinite series of components</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> (1.18)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> are the components of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> that will be determined recursively.</p>
   <p>Substituting Equation (1.18) into Equation (1.16) gives</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1.19)</p>
   <p>The terms of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> of the solution, u can be easily determined by using the recursive relation</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(1.20)</p>
   <p>The determination of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> depends on the specified initial conditions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Nonlinear ordinary differential equations:</p>
   <p>Here, we apply the ADM to solve the nonlinear ordinary differential equations. The following general equation is written in the operator form:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.21)</p>
   <p>where L is the linear operator considered as the highest order derivative, R is the remainder of the differential operator, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the nonlinear term, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an inhomogeneous term.</p>
   <p>If L is the first-order operator defined by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Assuming that L is invertible, then the inverse operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is given by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         # 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mo>
            # 
          </mo> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. So, that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.22)</p>
   <p>If L is a second-order differential operator, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The inverse operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a two-fold integration operator given by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         # 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mo>
               # 
             </mo> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.23)</p>
   <p>In this manner, if L is a third-order differential operator, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The inverse operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a three-fold integration operator given by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         # 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mo>
                  # 
                </mo> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.24)</p>
   <p>In general, if L is a differential operator of order 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we show that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ‴ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1.25)</p>
   <p>Now, apply the inverse operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> to both sides of Equation (1.21), and after manipulating the terms, we get</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.26)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ″ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ″ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ‴ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mo>
              ⋮ 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ″ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ‴ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                ! 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mtext>
                 d 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msup> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1.27)</p>
   <p>The ADM consists of the decomposition of u in the form of an infinite number of components defined by the decomposition series</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> (1.28)</p>
   <p>While the nonlinear term 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is to be expressed by an infinite series of polynomials</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> (1.29)</p>
   <p>where A<sub>n</sub>’s are the Adomian polynomials. Substituting Equation (1.28) and Equation (1.29) into Equation (1.26) gives</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1.30)</p>
   <p>To construct the iterative scheme, we matched both sides so that the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> term is expressed in terms of the previously determined terms. The ADM gives the following iterative scheme</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(1.31)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       ⋮ 
     </mo> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The Variational Iteration Method:</p>
   <p>Consider the nonlinear differential equation</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1.32)</p>
   <p>where L and N are linear and nonlinear operators, respectively, and g(x) is the analytical function. We can construct a correction function according to the variational iteration method for Equation (1.34) in the form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        s 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (1.33)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       λ 
     </mi> 
    </math> is a general Lagrange multiplier, which can be identified optimally via the variational theory, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the nth approximate solution, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is a restricted variation, which means 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>It is evident that the main step of the He’s variational iteration method is to determine the Lagrange multiplier 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. We used integration by parts to find 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>i.e., 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            ″ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> (1.34)</p>
   <p>The successive approximations 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of the solution of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> will be readily obtained upon using selective function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. However, for fast convergence, the function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> should be selected by using the initial conditions as follows:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for the first order 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for the second order 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> (1.35)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for the third order 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ‴ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>At last, the solution is given by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The Derivation of Iteration Scheme:</p>
   <p>We examine how to derive the iteration formulas for the first and higher-order differential equations and determine the Lagrange multiplier 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Outlook of iteration Formulas:</p>
   <p>Here, we present the iteration formulas for a specific class of differential equations:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mtext>
         I 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
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               x 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
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                [ 
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                   u 
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                   ′ 
                 </mo> 
                </msup> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mrow> 
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                  ( 
                </mo> 
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                  s 
                </mi> 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                 + 
               </mo> 
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                 f 
               </mi> 
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                  ( 
                </mo> 
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                    u 
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                    n 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <msup> 
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                     u 
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                   <mo>
                     ′ 
                   </mo> 
                  </msup> 
                  <mi>
                    n 
                  </mi> 
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                </mrow> 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                ] 
              </mo> 
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               d 
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          II 
        </mtext> 
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         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
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         { 
       </mo> 
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            + 
          </mo> 
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            f 
          </mi> 
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              u 
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              , 
            </mo> 
            <msup> 
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               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
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         </mtd> 
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          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
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              n 
            </mi> 
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              + 
            </mo> 
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             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
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            − 
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             </mi> 
            </msubsup> 
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                 α 
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                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
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                   s 
                 </mi> 
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                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                u 
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                ′ 
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               n 
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             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <msub> 
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               u 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
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                 u 
               </mi> 
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                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
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                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
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            s 
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         </mtd> 
        </mtr> 
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         ( 
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          III 
        </mtext> 
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         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
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         { 
       </mo> 
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             ″ 
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          </msup> 
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            + 
          </mo> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
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               ″ 
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            </msup> 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
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            0 
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             u 
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              n 
            </mi> 
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              + 
            </mo> 
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             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
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           </mi> 
          </msub> 
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             ( 
           </mo> 
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             x 
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            + 
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            </msubsup> 
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                ( 
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                 s 
               </mi> 
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               </mo> 
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                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
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              + 
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               ( 
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               </mi> 
              </msub> 
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                , 
              </mo> 
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                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
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                 n 
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                , 
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               </msup> 
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                 n 
               </mi> 
              </msub> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
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           <mo>
             ] 
           </mo> 
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            d 
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        </mtr> 
       </mtable> 
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         ( 
       </mo> 
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          IV 
        </mtext> 
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       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
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          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
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           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
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               ′ 
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            </msup> 
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              , 
            </mo> 
            <msup> 
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               u 
             </mi> 
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               ″ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
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             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
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              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
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          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
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          </mfrac> 
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               x 
             </mi> 
            </msubsup> 
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             <mi>
               sin 
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             <mi>
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             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
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                 s 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
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           <mo>
             [ 
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           <mrow> 
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                u 
              </mi> 
              <mo>
                ″ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               β 
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             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
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             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ″ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
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            d 
          </mtext> 
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            s 
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         </mtd> 
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       </mtable> 
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   <p>
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       </mo> 
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         V 
       </mtext> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
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         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
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             ″ 
           </mo> 
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          <mo>
            − 
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          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
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             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
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               u 
             </mi> 
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               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              ' 
            </mo> 
            <mo>
              ' 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
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              n 
            </mi> 
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              + 
            </mo> 
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              1 
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          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
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          </msub> 
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             ( 
           </mo> 
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             x 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
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               x 
             </mi> 
            </msubsup> 
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              </mo> 
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                  e 
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                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                  </mrow> 
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                    ) 
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                </mrow> 
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                 − 
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               <msup> 
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                  e 
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                   <mi>
                     x 
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                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     s 
                   </mi> 
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                    ) 
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                </mrow> 
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                ″ 
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             </msup> 
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               n 
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            </msub> 
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               s 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
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              − 
            </mo> 
            <msup> 
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               n 
             </mi> 
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               s 
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               ) 
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            </mrow> 
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              + 
            </mo> 
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              f 
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               ( 
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                 u 
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                 n 
               </mi> 
              </msub> 
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                , 
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                  ′ 
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               </msup> 
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                 n 
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              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
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                </mi> 
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                  ″ 
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                 n 
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               ) 
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            </mrow> 
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            d 
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          VI 
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         ) 
       </mo> 
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             ‴ 
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             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
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               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
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              , 
            </mo> 
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               u 
             </mi> 
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              , 
            </mo> 
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               u 
             </mi> 
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               ‴ 
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            = 
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                , 
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                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
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                 n 
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               u 
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               ‴ 
             </mo> 
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              , 
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               u 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
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              n 
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           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
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            = 
          </mo> 
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           <mi>
             u 
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             n 
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          </msub> 
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             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
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             ) 
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                   s 
                 </mi> 
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                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   x 
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                 ( 
               </mo> 
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              </mrow> 
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            </msubsup> 
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             </mo> 
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               s 
             </mi> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
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              f 
            </mi> 
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               ( 
             </mo> 
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               </mi> 
              </msub> 
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                , 
              </mo> 
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                </mi> 
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                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
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                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
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                  ″ 
                </mo> 
               </msup> 
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                 n 
               </mi> 
              </msub> 
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                , 
              </mo> 
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                  u 
                </mi> 
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                  ‴ 
                </mo> 
               </msup> 
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                 n 
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                , 
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               ) 
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             ] 
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            d 
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       ⋮ 
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          VIII 
        </mtext> 
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         ) 
       </mo> 
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         { 
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            </mrow> 
           </mrow> 
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            + 
          </mo> 
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            f 
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             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
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              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
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               ′ 
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            </msup> 
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              , 
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               u 
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               ″ 
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              , 
            </mo> 
            <msup> 
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               u 
             </mi> 
             <mo>
               ‴ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
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                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
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          <mn>
            0 
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             u 
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            <mi>
              n 
            </mi> 
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              + 
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             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
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             n 
           </mi> 
          </msub> 
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             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
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            + 
          </mo> 
          <msup> 
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              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
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          <mstyle displaystyle="true"> 
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            </msubsup> 
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                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
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                   n 
                 </mi> 
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                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                 ! 
               </mo> 
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             </mfrac> 
            </mrow> 
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              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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               s 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
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              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
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               n 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ″ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ‴ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mo>
                ⋯ 
              </mo> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   n 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Methods</title>
   <p>The method section addresses the solution of first-, second-, and third-order nonlinear differential equations using the ADM and the VIM. A comparative analysis of the results obtained from these two methods was conducted using Mathematica programming, employing built-in functions such as Integrate, Series, List Plot, Differentiate, and Do-loop.</p>
   <p>The VIM, developed by He <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-5">
     [5]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-19">
     [19]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-23">
     [23]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-26">
     [26]
    </xref>, is widely adopted in various scientific fields due to its reliability and efficiency in handling both linear and nonlinear applications <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-27">
     [27]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-29">
     [29]
    </xref>. Unlike the Adomian Decomposition Method, which relies on computational algorithms to manage nonlinear terms, VIM directly addresses differential equations without restrictive assumptions, preserving the physical integrity of the solutions <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-4">
     [4]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-30">
     [30]
    </xref>. The VIM provides solutions through rapidly convergent successive approximations, potentially yielding exact solutions when they exist or practical numerical approximations with few iterations when exact solutions are not attainable <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-31">
     [31]
    </xref>.</p>
   <p>While ADM requires cumbersome derivation of Adomian polynomials for nonlinear terms and perturbation methods become computationally intensive with increased nonlinearity, VIM offers an advantage with no specific requirements for nonlinear operators <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-4">
     [4]
    </xref>. Numerical techniques like the Galerkin method also demand substantial computational resources.</p>
   <p>Extensive research has been conducted on linear and nonlinear ordinary differential equations (ODEs), with standard methods tailored to specific equations based on their order. The goal has been to develop a unified method capable of addressing most ODEs. VIM is proposed as an effective method to achieve this objective <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-32">
     [32]
    </xref>. However, some complex issues, such as Troesch’s problem, may still necessitate numerous iterations for acceptable accuracy. The results section will briefly outline the main points of each method, with detailed discussions available in the referenced literature.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Results</title>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. Example 1</title>
    <p>Solve the first-order nonlinear differential equation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Solution using ADM:</p>
    <p>The given equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(3.1)</p>
    <p>In operator form is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.2)</p>
    <p>where L is a first-order differential operator. It is clear that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is invertible and is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mo>
             # 
           </mo> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (3.3)</p>
    <p>operating 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> on both sides of Equation (3.2) and using the initial condition gives</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(3.4)</p>
    <p>Equating the linear term 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by an infinite series of components of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Representing the nonlinear term 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> by an infinite series of Adomian polynomials 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3.5)</p>
    <p>The Adomian polynomials 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> (3.6)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>Choosing 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and applying the decomposition method gives the recursive relation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which gives</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           27 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           162 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mrow></mrow> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4131 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           35 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           15066 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           35 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>The solution in a series form is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           162 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4131 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           35 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           15066 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           35 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(3.7)</p>
    <p>In closed form, it is given as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, Which is the exact solution.</p>
    <p>Solution using VIM:</p>
    <p>We can use the iteration formula for the VIM method as given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.8)</p>
    <p>The stationary conditions are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We find that the Lagrange multiplier 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Which in turn gives the successive approximations as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <msubsup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <msubsup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (3.9)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <msubsup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (3.10)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
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          ( 
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          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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         = 
       </mo> 
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          ( 
        </mo> 
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                 t 
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                 ) 
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     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           162 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4131 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           35 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           15066 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           35 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where the Taylor series is used for integration.</p>
    <p>The exact solution is given by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Which in turn gives the exact solution 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The numeric values of ADM and VIM for five iterates are depicted in <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>. We considered the x-values from 0 to 0.5 because, beyond x = 0.5, the values become excessively large. At x = 0.4, the ADM and VIM values coincided with the exact values. However, beyond this point, VIM values did not match the exact values, indicating that many more iterations of VIM would be required for accuracy.</p>
    <table-wrap id="table1">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table1">
       Table 1
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-"></xref>Table 1. Comparison between the ADM solutions with VIM solutions using five iterations.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">x</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">EXACT</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">ADM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>1</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>2</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>3</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>4</sub>(x))</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.1</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.309336</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.309336</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.309</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.309327</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.309336</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.684137</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.684099</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.6</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.672</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.682812</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.684024</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">1.26016</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">1.25602</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.9</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">1.143</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">1.22932</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">1.25363</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.4</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">2.57215</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">2.414</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">1.2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">1.776</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">2.16465</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">2.39321</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">12.726</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">5.40033</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">1.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">2.625</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">3.90871</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">5.36862</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. Comparison between the ADM solutions with VIM solutions using five iterations. Numeric values of ADM and VIM for five iterates.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723802-rId384.jpeg?20240813032138" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Example 2</title>
    <p>Solve the second-order nonlinear differential equation.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Solution using ADM:</p>
    <p>In operator form, the given equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.13)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(3.14)</p>
    <p>where L is a second-order differential operator, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>It is clear that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is invertible and is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mo>
                # 
              </mo> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>(3.15)</p>
    <p>operating 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> on both sides of Equation (2.14) and using the initial condition gives</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3.16)</p>
    <p>Equating the linear term 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by an infinite series of components of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Representing the nonlinear term 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> by an infinite series of Adomian polynomials 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3.17)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The Adomian polynomials 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (3.18)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>Choosing 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and applying the decomposition method gives the recursive relation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which gives</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
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           = 
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                x 
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              ( 
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               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  3 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 17 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  6 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 45 
               </mn> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             62 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              9 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2835 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>The solution in a series form is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           17 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           315 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           62 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2835 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In closed form, it is given as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         tan 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which is the exact solution.</p>
    <p>Solution using VIM:</p>
    <p>To use the VIM method, we can use the iteration formula as given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.19)</p>
    <p>The stationary conditions are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>;</p>
    <p>Which gives the Lagrange multiplier 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>;</p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The iteration formula is given as:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Which in turn gives the successive approximations as:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ″ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <msub> 
               <mi>
                 u 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
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       <mtr> 
        <mtd> 
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           = 
         </mo> 
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           x 
         </mi> 
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           + 
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                t 
              </mi> 
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                − 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
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               ) 
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            </mrow> 
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               ( 
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               </mo> 
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                 t 
               </mi> 
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                 ) 
               </mo> 
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                 ( 
               </mo> 
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              </mrow> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
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              t 
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          </mrow> 
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          x 
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        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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         = 
       </mo> 
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         x 
       </mi> 
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            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
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           = 
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                t 
              </mi> 
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                − 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
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            </mo> 
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              t 
            </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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               ′ 
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              ( 
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            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
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           t 
         </mi> 
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       </mtr> 
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        <mtd> 
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           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
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                − 
              </mo> 
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                x 
              </mi> 
             </mrow> 
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             t 
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             − 
           </mo> 
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               t 
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              ) 
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                t 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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           d 
         </mtext> 
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           t 
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          u 
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
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         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
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          3 
        </mn> 
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       <mfrac> 
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         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
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            x 
          </mi> 
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         + 
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       <mfrac> 
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            x 
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                t 
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                − 
              </mo> 
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               </mi> 
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                 ) 
               </mo> 
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                − 
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                  ′ 
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               </mi> 
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              </mo> 
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                x 
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                  t 
                </mi> 
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                </mi> 
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               <mn>
                 15 
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               + 
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                  t 
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                  t 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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           d 
         </mtext> 
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           t 
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          x 
        </mi> 
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          ) 
        </mo> 
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         = 
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            x 
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          </mo> 
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           = 
         </mo> 
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            ( 
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           + 
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                t 
              </mi> 
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                − 
              </mo> 
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                x 
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              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
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               ′ 
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              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
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            ) 
          </mo> 
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         <mtext>
           d 
         </mtext> 
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           t 
         </mi> 
        </mtd> 
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       <mtr> 
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           = 
         </mo> 
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           x 
         </mi> 
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           + 
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              x 
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         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             134 
           </mn> 
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              x 
            </mi> 
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               11 
             </mn> 
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          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             51975 
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          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msup> 
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              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               13 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             12285 
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          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
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              x 
            </mi> 
            <mrow> 
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               15 
             </mn> 
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           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
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           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
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              ∫ 
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              0 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
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                  t 
                </mi> 
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                3 
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             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
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                  t 
                </mi> 
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             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
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                  t 
                </mi> 
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              <mrow> 
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             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
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                  t 
                </mi> 
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             <mo>
               + 
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             <mfrac> 
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             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
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                  t 
                </mi> 
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               </msup> 
              </mrow> 
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                 567 
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             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
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         </mn> 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
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                t 
              </mi> 
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            </mrow> 
            <mn>
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            </mn> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
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                t 
              </mi> 
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           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
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                t 
              </mi> 
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            <mrow> 
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           </mfrac> 
           <mo>
             + 
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           <mfrac> 
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            <mrow> 
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           <mo>
             + 
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             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
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                t 
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                 15 
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           × 
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            ) 
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           d 
         </mtext> 
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           t 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             12676238 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               23 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             16962094524375 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             256948 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               25 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3016973334375 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             100732 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               27 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             14119435204875 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               29 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             21210236775 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               31 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             109876902975 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           17 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           315 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           62 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2835 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           1382 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             11 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           155925 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           21844 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             13 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           6081075 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           929569 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             15 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           638512875 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(2.20)</p>
    <p>The exact solution is given by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Which in turn gives the exact solution 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         Tan 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The numerical values of ADM and VIM for five iterations are depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref> and <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref>. The error between the exact, ADM, and VIM values is negligible, especially for the lower iterates of VIM (VIM(u<sub>1</sub>(x)), VIM(u<sub>2</sub>(x))). This indicates that for lower iterates of VIM, the error compared to the exact values was much smaller than that for higher iterates of VIM.</p>
    <table-wrap id="table2">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table2">
       Table 2
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-"></xref>Table 2. Comparison between the ADM solutions with VIM solutions using five iterations for 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   &lt;
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   x
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   &lt;
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">x</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">EXACT</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">ADM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>1</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>2</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>3</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>4</sub>(x))</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.1</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0.100335</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.100335</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.100333</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.100335</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.100335</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.100335</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.2</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0.20271</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.20271</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.202667</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.20271</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.20271</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.20271</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0.309336</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.309336</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.309</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.309327</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.309336</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.309336</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.4</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0.422793</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.422793</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.421333</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.422725</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.422791</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.422793</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0.546302</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.546298</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.541667</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.545957</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.546282</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.546302</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.6</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0.684137</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.684099</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.672</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.682812</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.684024</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.684129</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.7</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">0.842288</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.84207</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.814333</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.83805</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.841782</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.842239</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.8</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">1.02964</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.02861</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">0.970667</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.01769</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.02771</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.02938</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.9</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">1.26016</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.25602</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.143</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.22932</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.25363</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.2590</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">1.0</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.43%"><p style="text-align:center">1.55741</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.5425</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.33333</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.48254</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.53696</p></td> 
       <td class="acenter" width="15.45%"><p style="text-align:center">1.55266</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. Comparison between the ADM solutions with VIM solutions using five iterations.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723802-rId500.jpeg?20240813032138" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Example 3</title>
    <p>Solve the third order linear non-homogeneous differential equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ‴ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Solution using ADM:</p>
    <p>In operator form the given equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ‴ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(3.21)</p>
    <p>Can be written as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.22)</p>
    <p>where L is a third order differential operator, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>It is clear that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is invertible and is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mstyle displaystyle="true"> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mo>
                  ∫ 
                </mo> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mo>
                   # 
                 </mo> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mtext>
                  d 
                </mtext> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mtext>
                  d 
                </mtext> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mtext>
                  d 
                </mtext> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>(3.23)</p>
    <p>operating 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> on both sides of Equation (3.22) and using the initial condition gives</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ″ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ″ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ″ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3.24)</p>
    <p>Equating the linear term 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by an infinite series of components of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We get the zeroth component 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> and the recursive relation is given by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
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              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
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           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ″ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <msup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3.25)</p>
    <p>The Adomian Polynomials are given as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
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       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
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        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
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          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
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          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           120 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </mfrac> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
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              x 
            </mi> 
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            </mn> 
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             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
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         = 
       </mo> 
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            x 
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             − 
           </mo> 
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             </mi> 
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               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
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          </mrow> 
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            ) 
          </mo> 
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           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
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             − 
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            ( 
          </mo> 
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               − 
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               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
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                  x 
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               + 
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             − 
           </mo> 
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               − 
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             <mfrac> 
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               − 
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                  x 
                </mi> 
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           </mrow> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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            x 
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            x 
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         − 
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       <mfrac> 
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            x 
          </mi> 
          <mn>
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         </msup> 
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            x 
          </mi> 
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         <mn>
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         − 
       </mo> 
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            x 
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            9 
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           362880 
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           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
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            ( 
          </mo> 
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             </mi> 
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               ″ 
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             − 
           </mo> 
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               u 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
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           <mo>
             − 
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            ( 
          </mo> 
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              ( 
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               − 
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              ) 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
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               − 
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               + 
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               − 
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                  x 
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            ) 
          </mo> 
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            x 
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            x 
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            x 
          </mi> 
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            x 
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            x 
          </mi> 
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           39916800 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>After a series of approximations, the solution in a series form is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           7 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              7 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             7 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In closed form, it is given as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> which is the exact solution.</p>
    <p>Solution using VIM:</p>
    <p>To use the VIM method, we can use the iteration formula as given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ‴ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.26)</p>
    <p>The stationary conditions are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Which gives the Lagrange multiplier 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The iteration formula is given as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ‴ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.27)</p>
    <p>Which in turn gives the successive approximations as:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ‴ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ″ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
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               </mo> 
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                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
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                − 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
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              t 
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          </mrow> 
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           = 
         </mo> 
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           x 
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           + 
         </mo> 
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          </mi> 
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          </mn> 
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           − 
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         <mfrac> 
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             ! 
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                  t 
                </mi> 
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                </mo> 
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              d 
            </mtext> 
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            </mi> 
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           x 
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           + 
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          ) 
        </mo> 
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         = 
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        </mo> 
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          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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                t 
              </mi> 
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                − 
              </mo> 
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                x 
              </mi> 
             </mrow> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
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           </mo> 
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                u 
              </mi> 
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                ‴ 
              </mo> 
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               t 
             </mi> 
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               ) 
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            </mrow> 
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              − 
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               t 
             </mi> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
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              + 
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             </msup> 
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            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
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            u 
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            ( 
          </mo> 
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            x 
          </mi> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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           = 
         </mo> 
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           2 
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           x 
         </mi> 
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           + 
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          </mn> 
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           + 
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         </mfrac> 
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           − 
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         </mtext> 
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           − 
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             ! 
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                  t 
                </mi> 
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                </mo> 
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              ) 
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             − 
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             − 
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           d 
         </mtext> 
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           t 
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          ( 
        </mo> 
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          x 
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          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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         − 
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           ! 
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               ( 
             </mo> 
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                t 
              </mi> 
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                − 
              </mo> 
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                x 
              </mi> 
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               ) 
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            </mrow> 
           </mrow> 
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             ( 
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                ‴ 
              </mo> 
             </msup> 
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               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
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              − 
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               t 
             </mi> 
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               ) 
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            </mrow> 
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              + 
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                ′ 
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             </msup> 
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            </msub> 
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               t 
             </mi> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
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            d 
          </mtext> 
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            t 
          </mi> 
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           + 
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           − 
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             ! 
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              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
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            <msup> 
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                 ( 
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                  t 
                </mi> 
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                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mrow> 
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                 ) 
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             − 
           </mo> 
           <mn>
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              ( 
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               + 
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               t 
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             <mo>
               + 
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                t 
              </mi> 
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               − 
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              ) 
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         </mtext> 
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         </mtext> 
         <mo>
           + 
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               + 
             </mo> 
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             </mn> 
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               t 
             </mi> 
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         </mrow> 
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           d 
         </mtext> 
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           t 
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        </mo> 
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         = 
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            x 
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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         = 
       </mo> 
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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         − 
       </mo> 
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           ! 
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               ( 
             </mo> 
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                t 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
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                x 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
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             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
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                u 
              </mi> 
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                ‴ 
              </mo> 
             </msup> 
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             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
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               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
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              + 
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             </mo> 
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               t 
             </mi> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
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           </mo> 
          </mrow> 
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            d 
          </mtext> 
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            t 
          </mi> 
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            u 
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            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
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          </mo> 
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           = 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
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          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
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            </mn> 
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          <mrow> 
           <mn>
             24 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
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            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             24 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
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           <mn>
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            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              7 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             5040 
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          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
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            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              8 
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           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
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          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
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          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
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              ∫ 
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              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
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             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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               3 
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               + 
             </mo> 
             <mn>
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               t 
             </mi> 
             <mo>
               + 
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             <mfrac> 
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                  t 
                </mi> 
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                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mn>
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             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
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               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
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                  t 
                </mi> 
                <mn>
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                 24 
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             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
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                  t 
                </mi> 
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              <mrow> 
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             </mfrac> 
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            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
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         </mn> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
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           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
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           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
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           <msup> 
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           </msup> 
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             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
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                t 
              </mi> 
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             </msup> 
            </mrow> 
            <mn>
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            </mn> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
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                t 
              </mi> 
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            </mrow> 
            <mn>
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           </mfrac> 
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             + 
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           <mfrac> 
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                t 
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           <mo>
             − 
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           <mfrac> 
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            <mrow> 
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           </mfrac> 
          </mrow> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
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         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
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         </mtext> 
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           + 
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              ( 
            </mo> 
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             </mn> 
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               + 
             </mo> 
             <mn>
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             </mn> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              5 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              7 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             7 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The exact solution is given by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Which in turn gives the exact solution</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3.28)</p>
    <p>The numerical values of ADM and VIM for five iterations are depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref> and <xref ref-type="table" rid="table3">
      Table 3
     </xref>. It was noted that the ADM values coincide with the exact values, whereas the VIM iterates (IM(u<sub>0</sub>(x)), VIM(u<sub>1</sub>(x))) deviate slightly from the exact and ADM values. The error between VIM and the exact values was more significant for lower iterates of VIM, while for higher iterates (VIM(u<sub>3</sub>(x)), VIM(u<sub>4</sub>(x))), the values coincided with ADM and the exact values. This indicates that calculating higher iterations resulted in plots overlapping with the ADM and exact values.</p>
    <table-wrap id="table3">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table3">
       Table 3
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-"></xref>Table 3. Comparison between the ADM solutions with VIM solutions using three iterations.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">x</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">EXACT</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">ADM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>0</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>1</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>2</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>3</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>4</sub>(x))</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.1</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.210517</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.210517</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.21</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.209508</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.210516</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.210517</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.210517</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.2</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.444281</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.44428</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.44</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.436133</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.444248</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.444278</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.44428</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.704958</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.704956</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.69</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.677175</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.70471</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.704933</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.704956</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.4</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.99673</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.996719</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.96</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">0.930133</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.995681</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.996594</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">0.996715</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">1.32436</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.32431</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.25</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">1.19271</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.32114</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.32384</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.32429</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.6</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">1.69327</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.69309</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.56</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">1.4628</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.68519</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.69173</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.69302</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.7</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">2.10963</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.1091</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">1.89</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">1.73851</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.09204</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.10576</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.10889</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.8</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">2.58043</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.5791</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.24</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">2.01813</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.54588</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.57182</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.57856</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">0.9</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">3.11364</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.1106</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">2.61</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">2.30018</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.05088</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.09619</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.1094</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.33%"><p style="text-align:center">1.0</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">3.71828</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.71193</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.0</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.23%"><p style="text-align:center">2.58333</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.61111</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.68547</p></td> 
       <td class="acenter" width="13.24%"><p style="text-align:center">3.70948</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>Figure 3. Comparison between the ADM solutions with VIM solutions using three iterations.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723802-rId614.jpeg?20240813032139" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s3_4">
    <title>3.4. Riccati Differential Equation</title>
    <p>We present here the analytical solutions of the Riccati Differential Equation of the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (3.29)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> &amp; 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo> 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> are scalar functions.</p>
    <p>α is constant.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_5">
    <title>3.5. Example 1</title>
    <p>Consider the following problem</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(3.30)</p>
    <p>If we compare Equation (3.2) with Equation (3.1), we find</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Solution using Adomian Decomposition Method (ADM):</p>
    <p>In operator form, the given equation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> can be written as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.31)</p>
    <p>where L is a first-order differential operator.</p>
    <p>It is clear that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is invertible and is given by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mo>
          # 
        </mo> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mo>
             # 
           </mo> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Operating 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> on both sides of Equation (3.3) and using the initial condition gives</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where the zeroth approximation is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>(3.32)</p>
    <p>The recursive term of ADM is written as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the nonlinear term 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The Adomian Polynomials can be given as:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo> 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> (3.33)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>Choosing 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and applying the decomposition method gives the recursive relation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.34)</p>
    <p>which gives</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
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         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 17 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  7 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 315 
               </mn> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  3 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  5 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 15 
               </mn> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             62 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              9 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2835 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>The solution in a series form is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mtext> 
       </mtext> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           17 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           315 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           62 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2835 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In closed form, it is given as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         tanh 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which is the exact solution.</p>
    <p>Solution using VIM:</p>
    <p>To use the VIM method, we can use the iteration formula as given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3.35)</p>
    <p>The stationary conditions are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Which gives the Lagrange multiplier 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, i.e., 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msubsup> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <msup> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msubsup> 
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               u 
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            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
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           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
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         = 
       </mo> 
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         x 
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         − 
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         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
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              1 
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              + 
            </mo> 
            <msup> 
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               t 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
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          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
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          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
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        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
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          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
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            u 
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            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
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              x 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
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               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
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                  u 
                </mi> 
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                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
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                 2 
               </mn> 
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                 ( 
               </mo> 
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                 t 
               </mi> 
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                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
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                 u 
               </mi> 
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               <mn>
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              </msubsup> 
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               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
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              x 
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          </mrow> 
          <mn>
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          </mn> 
         </mfrac> 
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           − 
         </mo> 
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           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
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               ( 
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              <mrow> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
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                  1 
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                  − 
                </mo> 
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                   t 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
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                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
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                + 
              </mo> 
              <msup> 
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                   ( 
                 </mo> 
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                    t 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mfrac> 
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                       t 
                     </mi> 
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                       3 
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                     3 
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                  </mfrac> 
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                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
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                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
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              x 
            </mi> 
            <mn>
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            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
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           </mn> 
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              x 
            </mi> 
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            </mn> 
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           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
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            </mn> 
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          u 
        </mi> 
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
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            x 
          </mi> 
          <mn>
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         </msup> 
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        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
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         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
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         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
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         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
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         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
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         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           63 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
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    <p>
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            u 
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            ( 
          </mo> 
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            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
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          <mi>
            u 
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         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
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           </msubsup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
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             </mo> 
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                  u 
                </mi> 
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                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
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                 3 
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               </mo> 
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                 t 
               </mi> 
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                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
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                + 
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              <msubsup> 
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                 u 
               </mi> 
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              </msubsup> 
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                 ( 
               </mo> 
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                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
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            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
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            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
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          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
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         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
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            <mi>
              x 
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            <mn>
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            </mn> 
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          </mrow> 
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           <mn>
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         </mfrac> 
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           − 
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            <mrow> 
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             </mo> 
             <mrow> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
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                  − 
                </mo> 
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                  + 
                </mo> 
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                 <mrow> 
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                  </mn> 
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                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                   <mn>
                     4 
                   </mn> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                 <mn>
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                 </mn> 
                </mfrac> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
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                     t 
                   </mi> 
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                   </mn> 
                  </msup> 
                 </mrow> 
                 <mn>
                   9 
                 </mn> 
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               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
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                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
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                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
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                   </mrow> 
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                    + 
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                       t 
                     </mi> 
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                       5 
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                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mn>
                      15 
                    </mn> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <msup> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                     <mn>
                       7 
                     </mn> 
                    </msup> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mn>
                      63 
                    </mn> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           105 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           38 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2835 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           134 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             11 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           51975 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           12285 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             15 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           59535 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
        ⋮ 
      </mo> 
     </math></p>
    <p>And after a series of approximations.</p>
    <p>The solution in a series form is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           15 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mtext> 
       </mtext> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           17 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            7 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           315 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           62 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2835 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(3.36)</p>
    <p>The exact solution is given by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Which in turn gives the exact solution 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         tanh 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <table-wrap id="table4">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table4">
       Table 4
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-"></xref>Table 4. Comparison between the ADM solutions with VIM solutions using five iterations for 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
  
         <mo>
          
   &lt;
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   x
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   &lt;
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">x</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">EXACT</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">ADM</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>1</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>2</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>3</sub>(x))</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">VIM(u<sub>4</sub>(x))</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.1</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.099668</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.099668</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.1</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.0996667</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.099668</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.0996667</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.197375</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.197375</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.2</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.197333</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.197376</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.197333</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.291313</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.291313</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.291</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.291321</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.290992</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.4</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.379949</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.379949</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.4</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.378667</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.380006</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.378608</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.462117</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.462121</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.5</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.458333</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.462376</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.458061</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.6</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.53705</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.537078</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.6</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.528</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.537924</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.52706</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.7</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.604368</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.604514</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.7</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.585667</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.606769</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.583024</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.8</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.664037</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.664641</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.8</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.629333</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.669695</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.622944</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">0.9</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.716298</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.718392</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.9</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.657</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.72814</p></td> 
       <td class="acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.643252</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="11.65%"><p style="text-align:center">1.0</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.761594</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.767901</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">1.0</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.666667</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.72%"><p style="text-align:center">0.784127</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.73%"><p style="text-align:center">0.639706</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>Figure 4. The numerical values of the Riccati differential equation using ADM and VIM for five iterations.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723802-rId719.jpeg?20240813032139" />
    </fig>
    <p>The numeric values of the Riccati differential equation using ADM and VIM for five iterates are depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref> and <xref ref-type="table" rid="table4">
      Table 4
     </xref>. It was noted that the values exceeded the exact values for lower iterations of VIM. However, the values of higher iterations coincided with the exact and ADM values, indicating that the error between the exact, ADM, and VIM values for higher iterations was negligible.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Discussion</title>
   <p>The results of this study provide a detailed comparison between ADM and VIM for solving nonlinear differential equations of various orders. These findings highlight the strengths and limitations of each method in different engineering applications and provide valuable insights for researchers and practitioners.</p>
   <p>The ADM, first envisioned by Adomian <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-33">
     [33]
    </xref>, is a simple but powerful method for solving a wide range of nonlinear problems. The ADM has been successfully applied in many situations. For instance, Dehghan et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-3">
     [3]
    </xref> solved variational problems using the ADM. Saha et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-34">
     [34]
    </xref> used the ADM to provide approximate solutions for extraordinary differential equations. Afrouzi et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-22">
     [22]
    </xref> applied the ADM to solve the Reaction-Diffusion equation. The ADM has been applied to solve the fully nonlinear sine-Gordon equations by Wang et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-35">
     [35]
    </xref>.</p>
   <p>In this study, the Riccati differential equation was solved using ADM and VIM <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-36">
     [36]
    </xref>. The numerical results were compared with those of ADM solutions. One of the most notable findings of this study is the efficiency and rapid convergence of VIM compared to ADM. For instance, when solving the first-order nonlinear differential equation u' − 3u<sup>2</sup> = 3u' − 3u<sup>2</sup> = 3u' − 3u<sup>2</sup> = 3, VIM provided accurate solutions with fewer iterations. This efficiency is attributed to VIM’s ability of the VIM to directly handle nonlinear terms without requiring cumbersome derivation of Adomian polynomials. The rapid convergence of VIM, as seen in the results, suggests that this method is particularly suitable for problems where rapid and accurate solutions are needed.</p>
   <p>In contrast, ADM requires the computation of Adomian <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-37">
     [37]
    </xref> polynomials, which can be labor-intensive and time-consuming, especially for higher-order nonlinear terms. The results show that, while ADM is capable of producing accurate solutions, the computational effort involved is significantly higher. This is evident in the examples provided, where ADM requires more iterations and complex polynomial calculations to achieve the same level of accuracy as VIM, as shown in <xref ref-type="fig" rid="figFigures 1-4">
     Figures 1-4
    </xref>.</p>
   <p>Both ADM and VIM demonstrated high accuracy in solving the differential equations tested. For the second-order nonlinear differential equation u" − 2uu' = 0u" – 2uu' = 0u" − 2uu' = 0, both methods produced solutions that closely matched exact solutions. However, VIM solutions were obtained more directly and with fewer computational steps, as shown in <xref ref-type="table" rid="tableTables 1-4">
     Tables 1-4
    </xref>. This direct approach to VIM makes it a more practical choice for engineering applications where computational resources and time are critical factors <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-2">
     [2]
    </xref>.</p>
   <p>This study also highlights the versatility of VIM in handling a wide range of differential equations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-38">
     [38]
    </xref>. The method’s lack of restrictive assumptions allows it to be applied to various problems without altering the physical behavior of the system being modeled <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-39">
     [39]
    </xref>. This was particularly evident in the examples involving HVAC and feedback control systems, where the VIM provided accurate thermal process and control dynamics models.</p>
   <p>The findings of this study align with those of previous studies on the effectiveness of VIM <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-40">
     [40]
    </xref>. For instance, He (2006) demonstrated the method’s efficiency in solving strongly nonlinear equations, a conclusion supported by the rapid convergence observed in this study <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-23">
     [23]
    </xref>. Additionally, Wazwaz (2007) highlighted VIM’s superiority over ADM in solving Blasius equations, consistent with our comparative results <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-29">
     [29]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-32">
     [32]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-41">
     [41]
    </xref>.</p>
   <p>In contrast, the ADM has been praised for its robustness in solving specific types of nonlinear problems. Studies by Dehghan and Tatari (2006) and Afrouzi (2006) showcased ADM’s capability in handling variational problems and reaction-diffusion equations, respectively <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-3">
     [3]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-22">
     [22]
    </xref>. However, these studies also noted the method’s computational intensity, which is corroborated by the findings of this research. As observed in the results, the need for extensive polynomial calculations in ADM confirms the method’s higher computational demands compared to VIM <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-42">
     [42]
    </xref>.</p>
   <p>The practical implications of these findings are significant for engineering research and practice. The choice between ADM and VIM should be guided by the specific requirements of the problem. VIM has emerged as the preferred method for scenarios in which rapid convergence and computational efficiency are paramount <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-43">
     [43]
    </xref>. Its straightforward approach and minimal computational overhead make it ideal for real-time applications and complex system modeling <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-37">
     [37]
    </xref>.</p>
   <p>However, ADM remains a valuable tool for problems where its specific strengths, such as handling variational issues or certain types of nonlinearities, are required <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-43">
     [43]
    </xref>. The detailed polynomial expansions of ADM can provide deeper insights into the solution structure, which may be beneficial in specific research contexts <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135213-38">
     [38]
    </xref>.</p>
   <p>Despite the clear advantages of the VIM, it is essential to acknowledge that this study was limited to specific types of nonlinear differential equations. Future research should explore the application of the VIM and ADM to a broader range of problems, including those with higher degrees of nonlinearity and more complex boundary conditions. Additionally, further studies could investigate hybrid approaches that combine the strengths of both methods to enhance the solution’s accuracy and efficiency.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Conclusions</title>
   <p>The VIM offers rapid convergence through successive approximations without any restrictive assumptions or transformations that could alter the problem’s physical behavior. He’s VIM achieves this by iterating the correction function, unlike the ADM, which requires the derivation of Adomian polynomials. Consequently, the VIM simplifies the calculations and provides a more direct and straightforward approach. For nonlinear equations, which are common in expressing nonlinear phenomena, He’s VIM facilitates computational work and delivers solutions more quickly compared to the Adomian method. Even when exact solutions are unattainable, a few approximations in VIM are sufficient for numerical purposes, eliminating the need to calculate polynomials, as in the ADM.</p>
   <p>This study provides a comprehensive comparison of the ADM and VIM, highlighting the superior efficiency and rapid convergence of the VIM in solving nonlinear differential equations. While both methods are capable of producing accurate solutions, the VIM’s direct approach and minimal computational requirements make it a more practical choice for many engineering applications. These findings contribute to the development of effective numerical methods for differential equations, offering valuable guidance for researchers and engineers in selecting the appropriate method for their specific requirements.</p>
  </sec>
 </body><back>
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