<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v3.0 20080202//EN" "http://dtd.nlm.nih.gov/publishing/3.0/journalpublishing3.dtd">
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  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">
    apm
   </journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Advances in Pure Mathematics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2160-0368
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2160-0384
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/apm.2024.147029
   </article-id>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    apm-134702
   </article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="heading">
     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    Solving Invariant Problem of Cauchy Means Based on Wronskian Determinant
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Yingjun
      </surname>
      <given-names>
       Ni
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Fen
      </surname>
      <given-names>
       Wang
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
   </contrib-group> 
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    <addr-line>
     aSchool of Mathematics and Physics, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, China
    </addr-line> 
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   <pub-date pub-type="epub">
    <day>
     23
    </day> 
    <month>
     07
    </month>
    <year>
     2024
    </year>
   </pub-date> 
   <volume>
    14
   </volume> 
   <issue>
    07
   </issue>
   <fpage>
    515
   </fpage>
   <lpage>
    522
   </lpage>
   <history>
    <date date-type="received">
     <day>
      2,
     </day>
     <month>
      July
     </month>
     <year>
      2024
     </year>
    </date>
    <date date-type="published">
     <day>
      20,
     </day>
     <month>
      July
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      20,
     </day>
     <month>
      July
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date>
   </history>
   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    This paper studied the invariance of the Cauchy mean with respect to the arithmetic mean when the denominator functions satisfy certain conditions. The partial derivatives of Cauchy’s mean on the diagonal are obtained by using the method of Wronskian determinant in the process of solving. Then the invariant equation is solved by using the obtained partial derivatives. Finally, the solutions of invariant equations when the denominator functions satisfy the same simple harmonic oscillator equation or the denominator functions are power functions that have been obtained.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Cauchy Mean
    </kwd> 
    <kwd>
      Wronskian Determinant
    </kwd> 
    <kwd>
      Arithmetic Mean
    </kwd> 
    <kwd>
      Invariant Equation
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Throughout this paper, let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        ⊆ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> be a nonempty open interval. In the sequel, the classes of continuous strictly monotone and continuous positive real-valued functions defined on I will be denoted by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi mathvariant="script">
        C 
      </mi> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi mathvariant="script">
        C 
      </mi> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, respectively.</p>
   <p>Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> be an open interval. A two-variable function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is called a mean on the interval I if</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        min 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        max 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>holds. If for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ≠ 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, these inequalities are strict, M is called strict (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-1">
     [1]
    </xref>). Obviously, if M is a mean, then M is reflexive, i.e., 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> be means. A mean 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is called invariant with respect to the mean-type mappings 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, shortly, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>-invariant (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-2">
     [2]
    </xref>), if</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The simplest example of when the invariance equation holds is the well-known identity</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi mathvariant="script">
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>are arithmetic mean, geometric mean and harmonic mean respectively.</p>
   <p>The Cauchy mean 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is defined by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> are two continuous functions such that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi mathvariant="script">
        C 
      </mi> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> is bijective.</p>
   <p>In 1984, Leach and Sholander <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-3">
     [3]
    </xref> proposed the Cauchy mean theorem for difference quotients and the definition of Cauchy mean. Losonczi solved the comparison and equality problems of Cauchy means for more than two variables and the equality problem for the two-variable Cauchy means under the assumption of seven times differentiability in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-4">
     [4]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-6">
     [6]
    </xref>. Then Matkowski reduced the regularity condition for the equality problem for the two-variable Cauchy means to first-order differentiability <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-7">
     [7]
    </xref>. Other definitions for Cauchy have been in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-8">
     [8]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-9">
     [9]
    </xref>. The invariant equations of some special Cauchy mean-type mappings with geometric mean or arithmetic mean have been studied in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-10">
     [10]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-11">
     [11]
    </xref>. Other invariance of more generalized means generated by measure integral have been considered in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-12">
     [12]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-13">
     [13]
    </xref>. Recently, Zhang <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-14">
     [14]
    </xref> gave a survey of results dealing with the problem of means.</p>
   <p>In this paper, we will study the invariant equation of Cauchy mean with respect to the arithmetic mean, that is to solve</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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               ( 
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                 f 
               </mi> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
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          </msup> 
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           <mo>
             ( 
           </mo> 
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                   ∫ 
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                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msubsup> 
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                  f 
                </mi> 
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                  t 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
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                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mstyle displaystyle="true"> 
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                   ∫ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  g 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
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                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
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          </msup> 
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           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
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                   ∫ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msubsup> 
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                  h 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mstyle displaystyle="true"> 
               <mrow> 
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                   ∫ 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msubsup> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
              <mrow> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </mrow> 
    </math>(1.1)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> are continuous functions such that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi mathvariant="script">
        C 
      </mi> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> are injective functions.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-"></xref>2. Auxiliary Results</title>
   <p>In order to describe the regularity conditions related to the two unknown functions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> generating the mean 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we introduce some notations. The class 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> consists of all those pairs 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of continuous functions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> such that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi mathvariant="script">
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi mathvariant="script">
        C 
      </mi> 
      <mi>
        ℳ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. For 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℕ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, we say that the pair 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is in the class 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are n-times continuously differentiable functions such that <img width="79.7918473547268" src="https://html.scirp.org/file/5302476-rId88.svg?20240723023447"> and the function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> does not vanish anywhere on I. Obviously, the latter condition implies that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is strictly monotone, i.e., 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mi>
         ℳ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</img></p>
   <p>For 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, we also introduce the notation</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>-order Wronskian operator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is defined in terms of ith and jth derivatives by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Lemma 1 (Lemma 5 in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-15">
     [15]
    </xref>) Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> are solutions of the second-order differential equation</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>In what follows, we will give some formulae for the high-order directional derivatives of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> at the diagonal points of the Cartesian product 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Given a pair 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and a fixed element 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, define the function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> in a neighborhood of origin by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(2.1)</p>
   <p>Using Lemma 2.2 from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-16">
     [16]
    </xref>, we get the following</p>
   <p>Lemma 2 Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℕ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Then, for fixed 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, the function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> defined by (2.1) is n-times continuously differentiable at the origin and</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                ∘ 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mtext> 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ∘ 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Furthermore, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℕ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and for the cases 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          12 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msubsup> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            48 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            80 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ″ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            Φ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo> 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Lemma 3 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and Equation (1.1) holds, then</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(2.2)</p>
   <p>Proof. By Equation (2.1), the invariant Equation (1.1) can be rewritten by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(2.3)</p>
   <p>By differentiating the above equation twice with respect to variable u, it can be obtained that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>letting 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>And because</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          12 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          12 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>then</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          12 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>that is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       □ 
     </mo> 
    </math></p>
   <p>Lemma 4 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and Equation (1.1) holds, then</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          80 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          120 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          80 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            Ψ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            Ψ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(2.4)</p>
   <p>Proof. By differentiating Equation (2.3) fourth with respect to variable u, it can be obtained that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>letting 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Since</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msubsup> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            48 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            80 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ″ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Ψ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>
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       <mtd> 
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         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
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         </mn> 
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          </mn> 
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           ( 
         </mo> 
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          <msubsup> 
           <mi>
             Φ 
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            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ψ 
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           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
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          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
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              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ″ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <msub> 
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            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
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              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msubsup> 
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             Ψ 
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              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
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           </mn> 
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            + 
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          <mn>
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          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
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           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             Ψ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
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            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>then we get</p>
   <p>
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       <mn>
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       <mrow> 
        <mn>
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        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
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         Φ 
       </mi> 
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         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
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        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
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         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          120 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
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         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
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            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          80 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
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          <mi>
            Ψ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            Ψ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       □ 
     </mo> 
    </math></p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.134702-"></xref>3. Solutions to Invariant Equations under Special Conditions</title>
   <p>Although it is difficult to directly solve the Cauchy mean invariant equation with respect to the arithmetic mean, some types of invariant equations can also be solved with certain prerequisites. Next, we will solve the Cauchy mean invariant equation with respect to the arithmetic mean when the denominator functions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> are equal and satisfy the harmonic oscillator equation</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3.1)</p>
   <p>for some 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Then, we introduce the sine and cosine type functions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> by</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              sin 
            </mi> 
            <msqrt> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msqrt> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              sinh 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msqrt> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </msqrt> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              cos 
            </mi> 
            <msqrt> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msqrt> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              cosh 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msqrt> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
              </msqrt> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0. 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Due to basic results on the second-order linear differential equations, the functions 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> given above form a fundamental system of solutions for the differential Equation (3.1).</p>
   <p>Theorem 1 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Assume 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> satisfying Equation (3.1) and Equation (1.1) holds, then exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
              <mn>
                9 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
              <mn>
                9 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3.2)</p>
   <p>Proof. Since Equation (3.1) holds, by the definitions of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> we get</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtable> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                ″ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
           </mtr> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ″ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtable> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </mtd> 
           </mtr> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtable> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                ″ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
           </mtr> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtable> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </mtd> 
           </mtr> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <msup> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Similarly, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Using (2.2) and the above two equalities, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>and thus 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Ψ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Ψ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Consequently, (2.4) becomes</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          80 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          60 
        </mn> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>which implies that there exists some 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Hence, we obtain</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               W 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               W 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Since 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, integrating the above equations, we get (3.2). 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       □ 
     </mo> 
    </math></p>
   <p>In what follows, we will restrict to the basic solutions to the equation of harmonic oscillator, i.e. consider the functions</p>
   <p>(H1) 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        ⊆ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>(H2) 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        ⊆ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>(H3) 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        sin 
      </mi> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        ⊆ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Theorem 2 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi mathvariant="script">
         C 
       </mi> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Assume 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> satisfying one of the conditions (H1) - (H3) and Equation (1.1) holds, then</p>
   <p>1) For case (H1), there exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              13 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              13 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>2) For case (H2), there exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msup> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <msup> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msup> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <msup> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>3) For case (H3), there exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          cos 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  4 
                </mn> 
                <mn>
                  9 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          cos 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mn>
                  4 
                </mn> 
                <mn>
                  9 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Next, we will consider the solution of the invariant equation for (1.1) when the denominator functions are power functions, that is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Theorem 3 Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and the invariant Equation (1.1) holds, then there exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ± 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ± 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Proof. When 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, the relationship between 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Similarly</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Using (2.2) and the above two equalities, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>and thus</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Ψ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Ψ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Consequently, (2.4) becomes</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          80 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        Φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          60 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          20 
        </mn> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>which implies that there exist 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Hence, we obtain</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               W 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               W 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>By 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, integrating the above equations, we get the result. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       □ 
     </mo> 
    </math></p>
  </sec>
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   <title>References</title>
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