{"id":433,"date":"2021-08-29T15:40:21","date_gmt":"2021-08-29T15:40:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.mathgallery.com\/?page_id=433"},"modified":"2021-09-14T09:06:28","modified_gmt":"2021-09-14T09:06:28","slug":"singular-perturbation-methods","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/singular-perturbation-methods\/","title":{"rendered":"Singular Perturbation Methods"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A strong control action can force a system to have fast and slow transients, i.e. to behave like a singularly perturbated system. In feedback systems, the strong control action is achieved by high feedback gain, e.g. as a result of a cheap optimal control problem. We give a brief account for the methods to be used in our analysis of the cheap control regulator. Basic results and singular pertubation techniques applied to different problems can be found in e.g. Kokotovi\u010d et al. [6].<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Consider the singular perturbation model of finite-dimensional dynamic systems<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><a name=\"id2651197052\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 43px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (1) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d377a2e225e04b230d1d74db12f8e8a4_l3.png\" height=\"43\" width=\"333\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#102;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#44;&#116;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#92;&#105;&#110;&#32;&#82;&#94;&#110;&#44;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#38;&#61;&#38;&#103;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#44;&#116;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#92;&#105;&#110;&#32;&#82;&#94;&#109;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9c09a708375fde2676da319bcdfe8b24_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#102;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"10\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d208fd391fa57c168dc0f151de829fee_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> are assumed to be sufficiently many times continuously differentiable. When we set <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, the dimension of the state-space of (<a href=\"#id2651197052\">1<\/a>) is reduced from <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-e44695226bd8fc1c827733ea0a9d8e24_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#110;&#43;&#109;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"13\" width=\"47\" style=\"vertical-align: -2px;\"\/> to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b170995d512c659d8668b4e42e1fef6b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"11\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> as the second equation degenerates into the algebraic (or transcendental) equation<br><a name=\"id2481897145\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (2) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1ad6413404d92c19ab49e4a1ff1b22c6_l3.png\" height=\"19\" width=\"117\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#48;&#61;&#103;&#40;&#92;&#98;&#97;&#114;&#123;&#120;&#125;&#44;&#92;&#98;&#97;&#114;&#123;&#122;&#125;&#44;&#48;&#44;&#116;&#41;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-20ebc7ea21d727ebe3840c06a433ab09_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#123;&#120;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-dd664b9e3fd8f99b1fd91abb1d2428bf_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#123;&#122;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> belong to a system with <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. We say that the model (<a href=\"#id2651197052\">1<\/a>) is in standard form if and only if the following assumption is satisfied.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Assumption 2.1:<\/strong> In a domain of interest, the equation (<a href=\"#id2481897145\">2<\/a>) has <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ff7445c39af861df6ca611120b61dcc5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#107;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> distinct real roots<br><a name=\"id3150493586\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 21px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (3) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-29b49be8c072e3e050cb18228fff5129_l3.png\" height=\"21\" width=\"221\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#122;&#61;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#92;&#112;&#104;&#105;&#95;&#105;&#40;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#44;&#116;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#105;&#61;&#49;&#44;&#50;&#44;&#8230;&#44;&#107;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">This assumption ensures that a well-defined <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b170995d512c659d8668b4e42e1fef6b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"11\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>-dimensional reduced model will correspond to each root (<a href=\"#id3150493586\">3<\/a>). Substituting (<a href=\"#id3150493586\">3<\/a>) into the first equation of (<a href=\"#id2651197052\">1<\/a>) gives the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-695d9d59bd04859c6c99e7feb11daab6_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#105;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"6\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>th reduced (quasi-steady-state) model<br><a name=\"id2079647570\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 22px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (4) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ec1655b7bd2bc88818c00afbb155bedc_l3.png\" height=\"22\" width=\"343\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#123;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#125;&#61;&#102;&#40;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#44;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#92;&#112;&#104;&#105;&#95;&#105;&#40;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#44;&#116;&#41;&#44;&#48;&#44;&#116;&#41;&#61;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#102;&#40;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#44;&#116;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">where we use the same initial condition for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-405c602d22843b29b0092e86e4b64fb5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"29\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> as for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-5fdd870f5a4b1b070c7d28c0b60eeb31_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"29\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Singular perturbation cause a multi-time-scale behavior of dynamic systems characterized by slow and fast transients in the system response. The slow response is approximated by (<a href=\"#id2079647570\">4<\/a>) while the discrepancy between the response of the reduced model (<a href=\"#id2079647570\">4<\/a>) and the full model (<a href=\"#id2651197052\">1<\/a>) is the fast transient. In removing the variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> from the original system (<a href=\"#id2651197052\">1<\/a>) and replacing it by its quasi-steady-state <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, we have to consider the fact that <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is not free to start at <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4f748b339328872e9bd17f31810a92d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> from <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-62c06359a367f9032bb4a619db11f083_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, the initial condition for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. There may be a large discrepancy between the initial condition <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-62c06359a367f9032bb4a619db11f083_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and the initial value of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>,<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 21px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-019f1d7b60979a3e1c4d8d301f1fef2f_l3.png\" height=\"21\" width=\"149\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;&#61;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#123;&#92;&#112;&#104;&#105;&#125;&#40;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;&#44;&#116;&#95;&#48;&#41;&#46;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Thus, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> cannot be a uniform approximation of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. The best approximation we can obtain is that<br><a name=\"id742480805\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (5) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-dcd1371d7f243f04695f158e5b45fc80_l3.png\" height=\"19\" width=\"117\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#122;&#61;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#41;&#43;&#79;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">will hold on an interval excluding <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4f748b339328872e9bd17f31810a92d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>, i.e. for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-5f9d1b9be66b85ec5ee1cb3bd4fb84fd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#116;&#95;&#49;&#44;&#84;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-66013eed8b0445fc98e6c1ccd317b882_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#49;&#62;&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"51\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. However, we can constrain the quasi-steady-state <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fd1e4292aab6d216e7ad0a4f9c3e70ca_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> to start from the prescribed initial condition <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7c37f91603121b8b9fd93982223c4445_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"17\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, and therefore the approximation of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ede05c264bba0eda080918aaa09c4658_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> by <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fd1e4292aab6d216e7ad0a4f9c3e70ca_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> may be uniform. In other words,<br><a name=\"id3720753446\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (6) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-77d0f8af30e3561e6f185957b0aca1fd_l3.png\" height=\"19\" width=\"120\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#120;&#61;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#40;&#116;&#41;&#43;&#79;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">will hold on an interval including <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4f748b339328872e9bd17f31810a92d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>, i.e. for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b160dacd76c2824d69c8ad5780261c69_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#116;&#95;&#48;&#44;&#84;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> on which <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-405c602d22843b29b0092e86e4b64fb5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"29\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> exists. The approximation (<a href=\"#id742480805\">5<\/a>) establishes that during an initial &#8220;boundary layer&#8221; interval <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2dbfe44d5ad4bc621439117cb7e4693d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#91;&#116;&#95;&#48;&#44;&#116;&#95;&#49;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, the original variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> approaches <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and then, during <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-639e786dc88d607360c2083d15b854fe_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#91;&#116;&#95;&#49;&#44;&#84;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"41\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, remains close to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. The speed of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> can be large, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ba187730eac5b5cfc245648d5ec1733d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#61;&#103;&#47;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"58\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>. In fact, having set <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-729568734d87ffb0f88cf42b1bc6828a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> equal to zero in (<a href=\"#id2651197052\">1<\/a>), we have made the transient instantaneous whenever<br><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-42369771fb7abc490d4bf5add6951ae4_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#103;&#92;&#110;&#111;&#116;&#61;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"17\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. To see whether <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> will escape to infinity during this transient or converge to its quasi-steady-state, we analyze <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9bd06f29a57eac99745a95aacad7ea6c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, which may be finite, even when <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-729568734d87ffb0f88cf42b1bc6828a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> tends to zero and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-bc3c1a8b3cdbfaad85aa695347a62b3c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> tends to infinity. We change coordinates according to<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 36px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b341c6741aa00d502e128de853c068fd_l3.png\" height=\"36\" width=\"74\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#122;&#125;&#123;&#100;&#116;&#125;&#61;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#122;&#125;&#123;&#100;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#125;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">so that<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 36px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-da4dcf177c079095c66ebbf942a0f130_l3.png\" height=\"36\" width=\"61\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#125;&#123;&#100;&#116;&#125;&#61;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#125;&#44;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">and use <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d6aa8045100110868e386386e2041da3_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"42\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> as the initial value at <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4eaa0b5bdab3a8e547a9228ab032a8b0_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#61;&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"43\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. We then have the new time variable<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 36px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-af57918319ca95c053d70543fcd321f2_l3.png\" height=\"36\" width=\"211\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#116;&#97;&#117;&#61;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#116;&#45;&#116;&#95;&#48;&#125;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#125;&#44;&#126;&#92;&#116;&#97;&#117;&#61;&#48;&#32;&#123;&#92;&#114;&#109;&#126;&#97;&#116;&#125;&#126;&#116;&#61;&#116;&#95;&#48;&#44;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">so that, if <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-729568734d87ffb0f88cf42b1bc6828a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> tends to zero, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-13197f4653c1fd428a291609eb1e3b87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#97;&#117;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> tends to infinity even for fixed <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4e3cbf5d4c5c6d9b702dd139f14c147_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"6\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> only slightly larger than <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4f748b339328872e9bd17f31810a92d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. On the other hand, while <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-13197f4653c1fd428a291609eb1e3b87_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#97;&#117;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> almost instantaneously change, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ede05c264bba0eda080918aaa09c4658_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> remains very near its initial value <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7c37f91603121b8b9fd93982223c4445_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"17\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. Consider the so-called boundary layer correction <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a4c3d8aa1d2342dff69fd1c7cb81fc9d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#61;&#122;&#45;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"72\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> satisfying the boundary layer system<br><a name=\"id1176626005\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 36px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (7) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-89066ea4000224785482706298330565_l3.png\" height=\"36\" width=\"222\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#125;&#123;&#100;&#92;&#116;&#97;&#117;&#125;&#61;&#103;&#40;&#120;&#94;&#48;&#44;&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;&#43;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;&#44;&#48;&#44;&#116;&#95;&#48;&#41;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">with the initial condition <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-124510f6a91ad5c91e6f2f42c004e6ba_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#94;&#48;&#45;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"74\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7c37f91603121b8b9fd93982223c4445_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"17\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4f748b339328872e9bd17f31810a92d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> are fixed parameters. The solution <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8485d0d36d5e2fc43be219ce2f51f465_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> of this initial value problem is used as a boundary layer correction of (<a href=\"#id742480805\">5<\/a>) for a possibly uniform approximation of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>:<br><a name=\"id3357854670\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (8) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f1c056ffeb0eca1e2a347f8f268465b9_l3.png\" height=\"19\" width=\"177\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#122;&#61;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#41;&#43;&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;&#43;&#79;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Clearly, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is the slow transient of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d353613060c0989e9217d8af7b4027a2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"32\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is the fast transient of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. For the corrected approximation (<a href=\"#id3357854670\">8<\/a>) to converge, after a short period, to the slow approximation (<a href=\"#id742480805\">5<\/a>), the<br>correction term <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d353613060c0989e9217d8af7b4027a2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"32\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> must decay as <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-60aede85e78de405e24a6e2430a5f1ea_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#97;&#114;&#114;&#111;&#119;&#32;&#92;&#105;&#110;&#102;&#116;&#121;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"10\" width=\"54\" style=\"vertical-align: -1px;\"\/> to an <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-e86f033a6aa2c41115f4cfc1c45b2d9c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#79;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> quantity. Note that in the slow time scale <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4e3cbf5d4c5c6d9b702dd139f14c147_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"6\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> this decay is rapid since<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 38px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-69aa4e97b08f3e85bc7af70b3695c0c0_l3.png\" height=\"38\" width=\"222\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;&#125;&#123;&#100;&#116;&#125;&#61;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;&#125;&#123;&#100;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#125;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#125;&#123;&#100;&#116;&#125;&#61;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#125;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#100;&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;&#125;&#123;&#100;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#125;&#46;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">The stability properties of the boundary layer system (<a href=\"#id1176626005\">7<\/a>), which are crucial for the approximations (<a href=\"#id742480805\">5<\/a>), (<a href=\"#id3720753446\">6<\/a>) and (<a href=\"#id3357854670\">8<\/a>) to hold can be stated as two assumptions.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Assumption 2.2:<\/strong> The equilibrium <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ef36cf04c2227ca4c79121f731bdc853_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"65\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> of (<a href=\"#id1176626005\">7<\/a>) is assyptotically stable uniformly in <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7c37f91603121b8b9fd93982223c4445_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"17\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4f748b339328872e9bd17f31810a92d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>, and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-124510f6a91ad5c91e6f2f42c004e6ba_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#94;&#48;&#45;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"74\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> belongs to its domain of attraction, so <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d353613060c0989e9217d8af7b4027a2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"32\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> exists for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8941de68e482e42fb1c0b325b3a45bb7_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"42\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">If this assumption is satisfied, then<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 25px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2137725556784bb119f668c0768ebf18_l3.png\" height=\"25\" width=\"104\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#108;&#105;&#109;&#95;&#123;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#92;&#116;&#111;&#32;&#92;&#105;&#110;&#102;&#116;&#121;&#125;&#92;&#104;&#97;&#116;&#32;&#122;&#40;&#92;&#116;&#97;&#117;&#32;&#41;&#61;&#48;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">uniformly in <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7c37f91603121b8b9fd93982223c4445_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"17\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b4f748b339328872e9bd17f31810a92d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. Thus, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> will come close to its quasi-steady-state <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> at some time <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-66013eed8b0445fc98e6c1ccd317b882_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#49;&#62;&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"51\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. To ensure that <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> stays close to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1dc8fffc327f5be10fb5ad60b23b3dcc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, we think as if any instant <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-5f9d1b9be66b85ec5ee1cb3bd4fb84fd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#116;&#95;&#49;&#44;&#84;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> can be the initial instant, and make the following assumption about the linearization of (<a href=\"#id1176626005\">7<\/a>).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Assumption 2.3:<\/strong> The eigenvalues of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-e500fb3531c6e1bd2b45b815a8310037_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#103;&#47;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"48\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> evaluated, for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, along <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-405c602d22843b29b0092e86e4b64fb5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#120;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"29\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9f3c8717d1763c26a20bbe7ab3e3e7e2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, have real parts smaller than a fixed negative number, i.e.<br><a name=\"id2962619226\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 37px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (9) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ce20e9b17bc092c906cca0857cb2b3c3_l3.png\" height=\"37\" width=\"161\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#82;&#101;&#125;&#40;&#92;&#115;&#105;&#103;&#109;&#97;&#32;&#91;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#103;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#122;&#125;&#93;&#41;&#92;&#108;&#101;&#32;&#45;&#99;&#60;&#48;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Both assumptions desribe a strong stability property of the boundary layer system (<a href=\"#id1176626005\">7<\/a>). If <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-62c06359a367f9032bb4a619db11f083_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is assumed to be sufficiently close to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-320b81aae3e8a851b3fa51521296bddc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#95;&#48;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"36\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, then assumption 2.3 encompasses assumption 2.2. We also note that the nonsingularity of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-e500fb3531c6e1bd2b45b815a8310037_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#103;&#47;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"48\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> implies that the root <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9f3c8717d1763c26a20bbe7ab3e3e7e2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#122;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is distinct as required by assumption 2.1. We have the following fundamental result, the so called &#8220;Tikhonov&#8217;s theorem&#8221;.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Theorem 2.1:<\/strong> If assumptions 2.2 and 2.3 are satisfied, then the approximation (<a href=\"#id3720753446\">6<\/a>), (<a href=\"#id3357854670\">8<\/a>) is valid for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b160dacd76c2824d69c8ad5780261c69_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#116;&#95;&#48;&#44;&#84;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, and there exists <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d667f18198ee71c3ae336286ec925a1d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#95;&#49;&#92;&#103;&#101;&#32;&#116;&#95;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"51\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> such that (<a href=\"#id742480805\">5<\/a>) is valid for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-5f9d1b9be66b85ec5ee1cb3bd4fb84fd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#116;&#95;&#49;&#44;&#84;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Under certain circumstances, the assumption 2.3 can be relaxed to <\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 37px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f488e0417268b70b65c6531e6bc0f58e_l3.png\" height=\"37\" width=\"115\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#82;&#101;&#125;&#40;&#92;&#115;&#105;&#103;&#109;&#97;&#32;&#91;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#103;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#122;&#125;&#93;&#41;&#92;&#110;&#111;&#116;&#61;&#32;&#48;&#46;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">This relaxed form of assumption 3.2 can be used when dealing with optimal trajectories having boundary layers at both ends.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Now, consider the problem of finding a control <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-58d0c0135c4411d75d00353f169797fc_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"29\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> that steers the state <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b52fa02311a47adea3ec1dcaa1b42ad7_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#44;&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"27\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> of the singularly perturbated system<br><a name=\"id502801575\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 41px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (10) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-cad7e763f2aac9aeb3ba298d7f63fd4e_l3.png\" height=\"41\" width=\"318\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#102;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#44;&#117;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#92;&#105;&#110;&#32;&#82;&#94;&#110;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#117;&#92;&#105;&#110;&#32;&#82;&#94;&#114;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#38;&#61;&#38;&#103;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#44;&#117;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#92;&#105;&#110;&#32;&#82;&#94;&#109;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">from <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fd4ad3d75ce2710cd4f65794b4f0a0c4_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"73\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-94aa4dbf2bf1467c8047773640e17415_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-304a4490f7195ec95d15ddfe599c45c5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#40;&#49;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"72\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a02e813fe3d2d11f73d09a088612ad9a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#40;&#49;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"60\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> while minimizing the cost functional<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 44px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (11) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-c67bee9a4b55db5afcaae498b03ac977_l3.png\" height=\"44\" width=\"180\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#74;&#61;&#92;&#105;&#110;&#116;&#95;&#48;&#94;&#49;&#32;&#86;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#44;&#117;&#41;&#32;&#100;&#116;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">This problem can be simplified by neglecting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-729568734d87ffb0f88cf42b1bc6828a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in two ways. First, an optimality condition can be formulated for the exact problem and simplified setting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. The result will be a reduced optimality condition. Second, by neglecting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-729568734d87ffb0f88cf42b1bc6828a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in the system (<a href=\"#id502801575\">10<\/a>) the same type of optimality condition can be formulated for the reduced system. When the obtained optimality conditions are identical, it is said that the reduced system is formally correct. First, we formulate a necessary optimality condition for the exact problem, using the Lagrangian<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 22px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-20cc5aed21103db7110e9ec328b5d970_l3.png\" height=\"22\" width=\"257\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#76;&#61;&#86;&#43;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#94;&#84;&#32;&#40;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#45;&#102;&#41;&#43;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#94;&#84;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#45;&#103;&#41;&#44;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d8bad01e37d6a93d8d77801a4429e98e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"16\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2b5ec09b14d85337fe173890755f5259_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"17\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> are the adjoint variables associated with <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ede05c264bba0eda080918aaa09c4658_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> respectively. The Lagrangian necessary condition<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 116px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (12) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ad23a430f1fad34973f4a20c420f7225_l3.png\" height=\"116\" width=\"134\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#76;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#125;&#38;&#61;&#38;&#48;&#92;&#92;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#76;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#125;&#38;&#61;&#38;&#48;&#92;&#92;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#76;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#117;&#125;&#38;&#61;&#38;&#48;&#92;&#92;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#76;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#120;&#125;&#45;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#100;&#123;&#100;&#116;&#125;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#76;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#125;&#38;&#61;&#38;&#48;&#92;&#92;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#76;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#122;&#125;&#45;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#100;&#123;&#100;&#116;&#125;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#76;&#125;&#123;&#92;&#112;&#97;&#114;&#116;&#105;&#97;&#108;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#125;&#38;&#61;&#38;&#48;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><br>give<br><a name=\"id836857840\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 109px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (13) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-07b6c773db3f4f71d9806deea33bc2b8_l3.png\" height=\"109\" width=\"193\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#102;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#38;&#61;&#38;&#103;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;&#92;&#92;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#117;&#32;&#86;&#38;&#61;&#38;&#102;&#95;&#117;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#43;&#103;&#95;&#117;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#120;&#32;&#76;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#122;&#32;&#76;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">The reduced necessary condition is now obtained by setting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in (<a href=\"#id836857840\">13<\/a>) and disregarding the requirement that <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-94aa4dbf2bf1467c8047773640e17415_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, which must be dropped because the second and fifth equation in (<a href=\"#id836857840\">13<\/a>)<br>degenerate to<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 36px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (14) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7cc7ee21a35d36b600fc5c094f3308b7_l3.png\" height=\"36\" width=\"90\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#48;&#38;&#61;&#38;&#103;&#92;&#92;&#48;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#122;&#32;&#76;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">and are not free to satisfy arbitrary boundary conditions.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">On the other hand, the reduced problem is obtained by setting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in (<a href=\"#id502801575\">10<\/a>) and dropping the requirement that <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-94aa4dbf2bf1467c8047773640e17415_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"71\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-573a1753384672f0060e3939bd38288c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#40;&#49;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"70\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, i.e. the reduced problem is defined as<br><a name=\"id2984969479\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 67px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (15) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4ef36ad5ec513c8166a06a05860f4598_l3.png\" height=\"67\" width=\"261\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#74;&#38;&#61;&#38;&#92;&#105;&#110;&#116;&#95;&#48;&#94;&#49;&#86;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#32;&#100;&#116;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#102;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#92;&#92;&#48;&#38;&#61;&#38;&#103;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#49;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Applying the Lagrangian necessary condition to this problem, we arrive at<br><a name=\"id3469854867\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 105px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (16) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-32557e70f45eebd7ca3e2e2c91c2d234_l3.png\" height=\"105\" width=\"451\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#102;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#92;&#92;&#48;&#38;&#61;&#38;&#103;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#92;&#92;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#117;&#32;&#86;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#38;&#61;&#38;&#102;&#95;&#117;&#94;&#84;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#43;&#103;&#95;&#117;&#94;&#84;&#40;&#120;&#44;&#122;&#44;&#116;&#44;&#48;&#44;&#117;&#41;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#120;&#32;&#76;&#92;&#92;&#48;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#122;&#32;&#76;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">subject to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fd4ad3d75ce2710cd4f65794b4f0a0c4_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"73\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-304a4490f7195ec95d15ddfe599c45c5_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#40;&#49;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"72\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>. By setting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in (<a href=\"#id836857840\">13<\/a>), and comparing the result with (<a href=\"#id3469854867\">16<\/a>), we come to the following conclusion.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Lemma 2.1:<\/strong> The reduced problem (<a href=\"#id2984969479\">15<\/a>) is formally correct.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Using the Hamiltonian form of (<a href=\"#id2984969479\">15<\/a>), we define<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 21px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-6302501cafc75542633f2142ae144339_l3.png\" height=\"21\" width=\"159\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#72;&#61;&#86;&#43;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#94;&#84;&#102;&#43;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#94;&#84;&#103;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">and we get the equations<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 109px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (17) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-5488b56e398aaded7f50b4d57a6bb0cb_l3.png\" height=\"109\" width=\"355\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#123;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#125;&#72;&#61;&#102;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#49;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#44;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#123;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#125;&#72;&#61;&#103;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#49;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;&#44;&#92;&#92;&#48;&#38;&#61;&#38;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#117;&#72;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#38;&#61;&#38;&#45;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#120;&#72;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#38;&#61;&#38;&#45;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#122;&#72;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Note that we make use of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d208fd391fa57c168dc0f151de829fee_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#103;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"9\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> rather than <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-96e3cdc5a25b495c0a215a72dbc05417_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#103;&#47;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"25\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> in the definition of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-379db1fc1f84b7ce56b92463183097f9_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#72;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"16\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>. This means that the Hamiltonian adjoint variable associated with <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-2c5adb466b35ef7b57d7b7613644331d_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"24\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>. Applying the Hamiltonian condition to the problem<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><a name=\"id2357679003\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 88px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (18) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-e8621950fe4f692f10eca7bf36b0ab23_l3.png\" height=\"88\" width=\"415\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#74;&#38;&#61;&#38;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#50;&#125;&#92;&#105;&#110;&#116;&#95;&#48;&#94;&#49;&#40;&#121;&#94;&#84;&#121;&#43;&#117;&#94;&#84;&#82;&#117;&#41;&#100;&#116;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#82;&#62;&#48;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#122;&#43;&#66;&#95;&#49;&#117;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#49;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#44;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#38;&#61;&#38;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#122;&#43;&#66;&#95;&#50;&#117;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#49;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;&#44;&#92;&#92;&#121;&#38;&#61;&#38;&#67;&#95;&#49;&#120;&#43;&#67;&#95;&#50;&#122;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Using the Hamiltonian<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 43px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8ae713a88b92abbe16856f4c714e3946_l3.png\" height=\"43\" width=\"413\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#72;&#38;&#61;&#38;&#121;&#94;&#84;&#121;&#47;&#50;&#43;&#117;&#94;&#84;&#82;&#117;&#47;&#50;&#43;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#94;&#84;&#40;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#122;&#43;&#66;&#95;&#49;&#117;&#41;&#43;&#92;&#92;&#32;&#38;&#38;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#94;&#84;&#40;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#122;&#43;&#66;&#95;&#50;&#117;&#41;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">we obtain<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 67px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (19) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-97be5b7432361382d9f8182bc04c895d_l3.png\" height=\"67\" width=\"351\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#117;&#38;&#61;&#38;&#45;&#82;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#40;&#66;&#95;&#49;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#43;&#66;&#95;&#50;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#41;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#38;&#61;&#38;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#45;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#45;&#67;&#95;&#49;&#94;&#84;&#67;&#95;&#49;&#120;&#45;&#67;&#95;&#49;&#94;&#84;&#67;&#95;&#50;&#122;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#38;&#61;&#38;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#45;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#45;&#67;&#95;&#50;&#94;&#84;&#67;&#95;&#49;&#120;&#45;&#67;&#95;&#50;&#94;&#84;&#67;&#95;&#50;&#122;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Substitution into (<a href=\"#id2357679003\">18<\/a>) results in the boundary value problem<br><a name=\"id968766351\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 198px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (20) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b5dbd6e99c79b40dfd9fc9462e9f60e7_l3.png\" height=\"198\" width=\"339\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#92;&#92;&#99;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#38;&#32;&#45;&#83;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#38;&#32;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#92;&#38;&#43;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#38;&#32;&#45;&#83;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#38;&#32;&#45;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#38;&#32;&#45;&#83;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#38;&#32;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#92;&#38;&#43;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#38;&#32;&#45;&#83;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#38;&#32;&#45;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">and the boundary conditions<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 22px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-47b5b65f9365d748541d2bf6c175191d_l3.png\" height=\"22\" width=\"373\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#49;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#49;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;&#44;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">where<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 22px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f29d22779a142d13692f889a5abdfc98_l3.png\" height=\"22\" width=\"93\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#81;&#95;&#123;&#105;&#106;&#125;&#61;&#67;&#95;&#105;&#94;&#84;&#67;&#95;&#106;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">and<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 24px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d8814e6a13ed0a718de007015bed7ae7_l3.png\" height=\"24\" width=\"217\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#83;&#95;&#123;&#105;&#106;&#125;&#61;&#66;&#95;&#105;&#82;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#66;&#95;&#106;&#94;&#84;&#44;&#126;&#126;&#105;&#44;&#106;&#61;&#49;&#44;&#50;&#46;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Writing the system in a more compact form<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 88px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (21) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-30206b5fdaa2c1a5ee2837b00b018f7d_l3.png\" height=\"88\" width=\"314\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#70;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#70;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#70;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">we see that this system is in the familiar singularly perturbated form. To define its reduced system, we need <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-615ccc3d6f9cb423171c41ac4783150e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"21\" width=\"31\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>. However, anticipating that <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7f7193e5a1a9829e19e7521894208b47_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"25\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> will be the Hamiltonian matrix for a fast subsystem, we<br>make the following assumption.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Assumption 2.4:<\/strong> The eigenvalues of <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-035ec26b37797cc478a02f77f6308536_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"45\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> lie off the imaginary axis for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b80cc90c85f6ce1a5a44f4b46ea7c356_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#48;&#44;&#49;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"62\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, i.e. there exists a<br>constant <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-41a04eeea923a1a0c28094a8a4680525_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#99;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"8\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> such that<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f776938f7feff398e561abff67b635d4_l3.png\" height=\"19\" width=\"243\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#118;&#101;&#114;&#116;&#32;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#82;&#101;&#126;&#125;&#92;&#115;&#105;&#103;&#109;&#97;&#32;&#40;&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#41;&#92;&#118;&#101;&#114;&#116;&#32;&#92;&#103;&#101;&#32;&#99;&#62;&#48;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#48;&#44;&#49;&#93;&#46;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Under this assumption <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-615ccc3d6f9cb423171c41ac4783150e_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"21\" width=\"31\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> exists and the reduced necessary condition is<br><a name=\"id595763974\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 88px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (22) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-41c6aae59f5faa4226ac9d86b2e274eb_l3.png\" height=\"88\" width=\"309\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#40;&#70;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#45;&#70;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#70;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#92;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#50;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#45;&#70;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#70;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#95;&#49;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">subject to <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-fd4ad3d75ce2710cd4f65794b4f0a0c4_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"20\" width=\"73\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>. From lemma 2.1, we know that the same necessary condition is obtained by setting <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in (<a href=\"#id2357679003\">18<\/a>), even if <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ea8e1f972bd82a3c14972cf14a92f715_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"21\" width=\"30\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> does not exist.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Assumption 2.5:<\/strong> The solution of the reduced problem exists and is unique.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Theorem 2.2:<\/strong> Consider the time-invariant optimal control problem (<a href=\"#id2357679003\">18<\/a>) where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ce75d6b3d6144e57248b025b6f807d95_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#82;&#62;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"14\" width=\"46\" style=\"vertical-align: -2px;\"\/>. If assumptions 2.4 and 2.5 hold and if<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 22px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-21b819632b81c672c74f622bceafdae8_l3.png\" height=\"22\" width=\"271\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#123;&#92;&#114;&#109;&#32;&#114;&#97;&#110;&#107;&#125;&#91;&#66;&#95;&#50;&#44;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#66;&#95;&#50;&#44;&#8230;&#44;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#109;&#45;&#49;&#125;&#66;&#95;&#50;&#93;&#61;&#109;&#44;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">then there exists an <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-99c07b0a2782f2f436ff7f4798e0030c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#95;&#48;&#62;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"48\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> such that for all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b5be9c72c22f31f6fb1f94b4408403c4_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#105;&#110;&#32;&#40;&#48;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#95;&#48;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"70\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> and all <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b80cc90c85f6ce1a5a44f4b46ea7c356_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#92;&#105;&#110;&#32;&#91;&#48;&#44;&#49;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"18\" width=\"62\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> the optimal trajectory <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d935e0cd21367d611b4b37157c51c33a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#40;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#44;&#126;&#122;&#40;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"102\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> and the corresponding optimal control <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-3c5886e43d6ec5b5c9a3e7889006e200_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;&#40;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"44\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> satisfy<br><a name=\"id2268580084\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 64px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (23) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-0d1afe6721e95f19b770a03b9cc3674a_l3.png\" height=\"64\" width=\"327\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#120;&#40;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#38;&#61;&#38;&#120;&#95;&#115;&#40;&#116;&#41;&#43;&#79;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#92;&#92;&#122;&#40;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#38;&#61;&#38;&#122;&#95;&#115;&#40;&#116;&#41;&#43;&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#108;&#40;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#116;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#125;&#41;&#43;&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#114;&#40;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#49;&#45;&#116;&#125;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#125;&#41;&#43;&#79;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#92;&#92;&#117;&#40;&#116;&#44;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#38;&#61;&#38;&#117;&#95;&#115;&#40;&#116;&#41;&#43;&#92;&#110;&#117;&#95;&#108;&#40;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#116;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#125;&#41;&#43;&#92;&#110;&#117;&#95;&#114;&#40;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#123;&#49;&#45;&#116;&#125;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#125;&#41;&#43;&#79;&#40;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#41;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1caa361f45fe156211d87ae199a1bc0b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;&#95;&#115;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"36\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9c847f1e319f40d77cadc07502c84d0b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#95;&#115;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-86064a5f0e01cfdcec735fefa31a04da_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;&#95;&#115;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"36\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> is the optimal solution of the reduced problem (<a href=\"#id595763974\">22<\/a>), while <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a59d3b0b73be614edae42e2bed054978_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-998990c3041fe7513b06f9690a0e414f_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#110;&#117;&#95;&#108;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"13\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ea1bf6192e32725d5540b2491642f124_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#114;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"15\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-11f191f23e91d91b15c51f47a136aefa_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#110;&#117;&#95;&#114;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"11\" width=\"15\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/>, are solutions to boundary layer systems. This theorem is simple to apply. First, solve the reduced problem (<a href=\"#id595763974\">22<\/a>). Next, we determine the initial and terminal conditions <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-e907f6dd11272ece196722b24b636614_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#108;&#40;&#48;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"36\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-08d381ca14c89997df2bac1b8d91edcd_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#114;&#40;&#48;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"38\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/> from (<a href=\"#id2268580084\">23<\/a>) at <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b7b41acc5cb99fb07aaa07b445eb2483_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"39\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-abf8f2abfdf1913d009a51ad64786690_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#116;&#61;&#49;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"38\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> as<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-552f193d26aaa2f6be0a5bfe7f3a0b84_l3.png\" height=\"19\" width=\"298\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#108;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#95;&#48;&#45;&#122;&#95;&#115;&#40;&#48;&#41;&#44;&#126;&#126;&#92;&#101;&#116;&#97;&#95;&#114;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#95;&#49;&#45;&#122;&#95;&#115;&#40;&#49;&#41;&#46;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">These values are the correctors of the discrepances in the boundary conditions for <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> caused by the reduced solution <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-9c847f1e319f40d77cadc07502c84d0b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;&#95;&#115;&#40;&#116;&#41;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"34\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Consider the cheap control problem<br><a name=\"id1123377540\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 86px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (24) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d16ac4e185abbf8e70c20fc9c32fc9c7_l3.png\" height=\"86\" width=\"400\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#38;&#38;&#92;&#109;&#105;&#110;&#32;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#50;&#125;&#92;&#105;&#110;&#116;&#95;&#48;&#94;&#84;&#40;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#120;&#94;&#84;&#38;&#32;&#122;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#81;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#122;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#94;&#50;&#117;&#94;&#84;&#82;&#117;&#41;&#100;&#116;&#44;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#122;&#44;&#92;&#113;&#117;&#111;&#100;&#32;&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#126;&#120;&#40;&#84;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#44;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#38;&#61;&#38;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#122;&#43;&#117;&#44;&#92;&#113;&#117;&#111;&#100;&#32;&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;&#44;&#126;&#122;&#40;&#84;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><br>where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-729568734d87ffb0f88cf42b1bc6828a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is small. There is no loss of generality in considering the system in (<a href=\"#id1123377540\">24<\/a>), because every linear system with a full-rank control input matrix can be represented in this form after a similarity transformation. Although  the system in (<a href=\"#id1123377540\">24<\/a>) is not singularly perturbated, a large <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-43fe27dc3e528266a619764d90fce60b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> will force the <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>-variable to act as a fast variable.  The Hamiltonian function for this problem is<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 87px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (25) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-742a8d11041527e2f8696cfa502c9af3_l3.png\" height=\"87\" width=\"343\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#72;&#38;&#61;&#38;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#50;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#120;&#94;&#84;&#38;&#32;&#122;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#81;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#122;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#50;&#125;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#94;&#50;&#117;&#94;&#84;&#82;&#117;&#43;&#92;&#92;&#38;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#112;&#94;&#84;&#38;&#32;&#113;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#65;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#122;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#48;&#92;&#92;&#32;&#73;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#117;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">For <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f2fa53cdfcf7ff5286921c04c81a890c_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#62;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"14\" width=\"40\" style=\"vertical-align: -2px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ce75d6b3d6144e57248b025b6f807d95_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#82;&#62;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"14\" width=\"46\" style=\"vertical-align: -2px;\"\/>, the optimal control is<br><a name=\"id3932104014\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 36px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (26) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-984f4fc0e52ed9861777757e0a67582f_l3.png\" height=\"36\" width=\"111\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#117;&#61;&#45;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#94;&#50;&#125;&#82;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#113;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><br>Now we rescale the adjoint variable <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ac7da57d7f507262338bb5168feb3e06_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#113;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"8\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> as <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a18cdba7b1f996d654abac35202eaf47_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#113;&#61;&#113;&#47;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"57\" style=\"vertical-align: -5px;\"\/>, transferring the singularity at <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> from the functional to the dynamics, and write the adjoint equations in the form<br><a name=\"id1846300631\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 38px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (27) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-053fa8bfc6590dfc2d3127865e59049f_l3.png\" height=\"38\" width=\"118\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#112;&#38;&#61;&#38;&#45;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#120;&#32;&#72;&#44;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#123;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#113;&#125;&#38;&#61;&#38;&#45;&#92;&#110;&#97;&#98;&#108;&#97;&#95;&#122;&#32;&#72;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Combining (<a href=\"#id1123377540\">24<\/a>), (<a href=\"#id3932104014\">26<\/a>) and (<a href=\"#id1846300631\">27<\/a>), we obtain the singularly perturbated boundary value problem<br><a name=\"id3598920146\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 218px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (28) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-765cfac9ffcd970c07935c6425573791_l3.png\" height=\"218\" width=\"431\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#112;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#38;&#32;&#48;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#38;&#32;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#112;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#92;&#38;&#38;&#43;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#38;&#32;&#48;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#38;&#32;&#45;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#113;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#44;&#92;&#92;&#120;&#40;&#48;&#41;&#38;&#61;&#38;&#120;&#94;&#48;&#44;&#126;&#120;&#40;&#84;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#44;&#92;&#92;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#123;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#113;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#38;&#32;&#48;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#38;&#32;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#112;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#38;&#32;&#45;&#82;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#38;&#45;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#122;&#92;&#92;&#32;&#92;&#98;&#97;&#114;&#32;&#113;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#44;&#92;&#92;&#122;&#40;&#48;&#41;&#38;&#61;&#38;&#122;&#94;&#48;&#44;&#126;&#122;&#40;&#84;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">which is a special case of the problem (<a href=\"#id968766351\">20<\/a>). If <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-67ea76e8eee14a130dfe28620bf3fc75_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#62;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"61\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, assumption 2.4 and 2.5 are satisfied, and we can set <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7198b4e7aaed594a31510664f812fd35_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#32;&#61;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"40\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> in (<a href=\"#id3598920146\">28<\/a>) to obtain<br><a name=\"id2692617802\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 42px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (29) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-539cb9b453351da86f0e7635c729271d_l3.png\" height=\"42\" width=\"211\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#122;&#38;&#61;&#38;&#45;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#40;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#112;&#41;&#92;&#92;&#113;&#38;&#61;&#38;&#48;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Substituting (<a href=\"#id2692617802\">29<\/a>) into (<a href=\"#id3598920146\">28<\/a>) gives the reduced slow system<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 66px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ced466f23cfc390a4a50c48f4cca79e1_l3.png\" height=\"66\" width=\"522\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#92;&#92;&#32;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#112;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#38;&#61;&#38;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#38;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#92;&#32;&#45;&#81;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#43;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#38;&#45;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#94;&#84;&#43;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#94;&#123;&#45;&#49;&#125;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#112;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#44;&#92;&#92;&#120;&#40;&#48;&#41;&#38;&#61;&#38;&#120;&#94;&#48;&#44;&#126;&#120;&#40;&#84;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#46;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A cheap control problem where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-a48e2534b268cab24552003529656da8_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#84;&#61;&#92;&#105;&#110;&#102;&#116;&#121;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"12\" width=\"53\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, results in a problem which is easier to solve because the corresponding Riccati equation is algebraic, but we must require the existence of a unique positive semidefinite solution to that Riccati equation, which stabilizes the system.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Thus, consider the functional to be minimized<br><a name=\"id2772621567\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 43px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (30) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b075b62b3d4731deb529466d42b18819_l3.png\" height=\"43\" width=\"459\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#74;&#61;&#92;&#102;&#114;&#97;&#99;&#32;&#49;&#123;&#50;&#125;&#92;&#105;&#110;&#116;&#95;&#48;&#94;&#123;&#92;&#105;&#110;&#102;&#116;&#121;&#125;&#40;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#120;&#94;&#84;&#38;&#32;&#122;&#94;&#84;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#125;&#81;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#38;&#32;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#92;&#92;&#32;&#81;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#94;&#84;&#38;&#32;&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#125;&#120;&#92;&#92;&#32;&#122;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#43;&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;&#94;&#50;&#117;&#94;&#84;&#82;&#117;&#41;&#100;&#116;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">subject to the dynamics<br><a name=\"id3865569967\"><\/a><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 43px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (31) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-1f6b115c24403c6e51c85600143d195d_l3.png\" height=\"43\" width=\"397\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#123;&#99;&#99;&#108;&#125;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#120;&#38;&#61;&#38;&#65;&#95;&#123;&#49;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#49;&#50;&#125;&#122;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#120;&#40;&#48;&#41;&#61;&#120;&#94;&#48;&#44;&#126;&#120;&#40;&#84;&#41;&#61;&#120;&#94;&#49;&#44;&#92;&#92;&#92;&#100;&#111;&#116;&#32;&#122;&#38;&#61;&#38;&#65;&#95;&#123;&#50;&#49;&#125;&#120;&#43;&#65;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;&#122;&#43;&#66;&#95;&#50;&#117;&#44;&#92;&#113;&#117;&#97;&#100;&#32;&#122;&#40;&#48;&#41;&#61;&#122;&#94;&#48;&#44;&#126;&#122;&#40;&#84;&#41;&#61;&#122;&#94;&#49;&#44;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#97;&#114;&#114;&#97;&#121;&#125;&#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">where <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-bd458aa748471628d414a07a8d9e4212_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#66;&#95;&#50;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"15\" width=\"20\" style=\"vertical-align: -3px;\"\/> is nonsingular, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-42ba8d8c884e8d2deb30d1ceb64c3655_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#81;&#92;&#103;&#101;&#32;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"47\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ce75d6b3d6144e57248b025b6f807d95_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#82;&#62;&#48;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"14\" width=\"46\" style=\"vertical-align: -2px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-729568734d87ffb0f88cf42b1bc6828a_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#101;&#112;&#115;&#105;&#108;&#111;&#110;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"7\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> is small. To regulate the output<br><p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 16px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4ec324b72a17304e28af750da0622d08_l3.png\" height=\"16\" width=\"114\" class=\"ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format\" alt=\"&#92;&#91;&#121;&#61;&#67;&#95;&#49;&#120;&#43;&#67;&#95;&#50;&#122;&#92;&#93;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">we set <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-bcc2e1be348616fef6067a3712934e94_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#81;&#61;&#67;&#94;&#84;&#67;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"19\" width=\"76\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/>. We will make the following assumptions.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Assumption 2.6:<\/strong> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-7ac3c17b5823ca1eac8ed10056abf840_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#81;&#95;&#123;&#50;&#50;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"16\" width=\"28\" style=\"vertical-align: -4px;\"\/> is a positive-definite matrix.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Under this assumption, a two-time-scale decomposition of the problem<br>is possible.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Assumption 2.7:<\/strong> The algebraic Riccati equation corresponding to the problem (<a href=\"#id2772621567\">30<\/a>)-(<a href=\"#id3865569967\">31<\/a>) has a unique positive semidefinite stabilizing solution.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Under assumptions 2.6 and 2.7 we can apply theorem 2.2 to the problem (<a href=\"#id2772621567\">30<\/a>)-(<a href=\"#id3865569967\">31<\/a>) and approximate <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ede05c264bba0eda080918aaa09c4658_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#120;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/>, <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-4586e340cb83d5b642972e97a288fec2_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#122;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"9\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> and <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.mathgallery.com\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-43fe27dc3e528266a619764d90fce60b_l3.png\" class=\"ql-img-inline-formula quicklatex-auto-format\" alt=\"&#117;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\" height=\"8\" width=\"10\" style=\"vertical-align: 0px;\"\/> by the expressions in (<a href=\"#id2268580084\">23<\/a>), respectively.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A strong control action can force a system to have fast and slow transients, i.e. to behave like a singularly perturbated system. In feedback systems, the strong control action is achieved by high feedback gain, e.g. as a result of a cheap optimal control problem. We give a brief account for the methods to be [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-433","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/433","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=433"}],"version-history":[{"count":18,"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/433\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":467,"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/433\/revisions\/467"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.mathgallery.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=433"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}