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    <journal-title>
     Applied Mathematics
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    2152-7385
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   <issn publication-format="print">
    2152-7393
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    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
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    10.4236/am.2024.1510040
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    am-136536
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      Articles
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     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
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   <title-group>
    Alternative Methods of Regular and Singular Perturbation Problems
   </title-group>
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       Boampong
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       Asare
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      <sup>1</sup>
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       Manohar
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       Sah
      </given-names>
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      <sup>1</sup>
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       Ram Krishna
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       Hona
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      <sup>2</sup>
     </xref>
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     aDepartment of Engineering, United Tribes Technical College, Bismarck, North Dakota, USA
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     aDepartment of Environmental Science, United Tribes Technical College, Bismarck, North Dakota, USA
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     11
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     2024
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    15
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      September
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      2024
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    <date date-type="published">
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      8,
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     <month>
      September
     </month>
     <year>
      2024
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    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      8,
     </day>
     <month>
      October
     </month>
     <year>
      2024
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
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     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>
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   <abstract>
    Making exact approximations to solve equations distinguishes applied mathematicians from pure mathematicians, physicists, and engineers. Perturbation problems, both regular and singular, are pervasive in diverse fields of applied mathematics and engineering. This research paper provides a comprehensive overview of algebraic methods for solving perturbation problems, featuring a comparative analysis of their strengths and limitations. Serving as a valuable resource for researchers and practitioners, it offers insights and guidance for tackling perturbation problems in various disciplines, facilitating the advancement of applied mathematics and engineering.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Perturbation
    </kwd> 
    <kwd>
      Regular Perturbation
    </kwd> 
    <kwd>
      Singular Perturbation
    </kwd> 
    <kwd>
      Asymptotic Expansion
    </kwd> 
    <kwd>
      Matched Asymptotic
    </kwd> 
    <kwd>
      Strained Coordinates
    </kwd> 
    <kwd>
      Multiple Scales
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Perturbation theory is a comprehensive collection of mathematical methods used to obtain approximate solutions to problems without closed-form analytical solutions. These methods work by breaking down a challenging problem into an infinite sequence of relatively straightforward problems that can be solved analytically. Perturbation problems involve a small positive parameter, significantly affecting the problem, causing rapid solution variations in specific regions (inner regions) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-2">
     [2]
    </xref> and slow variations in others. Singularly perturbed boundary value problems exhibit boundary or interior layers <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-2">
     [2]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-3">
     [3]
    </xref> characterized by rapid solution changes near endpoints or interior points, posing computational challenges. In contrast, regular perturbation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-2">
     [2]
    </xref> problems have smooth solution variations as the perturbation parameter approaches zero. However, singular perturbation problems exhibit abrupt solution changes, potentially leading to solution nonexistence, infinity, or degeneracy as the parameter approaches zero. Singular perturbations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-2">
     [2]
    </xref> often occur when the small parameter multiplies the highest operator, fundamentally changing the problem’s nature. This can lead to unsatisfiable boundary conditions in differential equations and reduced solution numbers in algebraic equations.</p>
   <p>Singular perturbation theory <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-3">
     [3]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-4">
     [4]
    </xref> is a vibrant and dynamic field of research, with various methods developed to tackle associated problems. These methods include asymptotic expansion <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-4">
     [4]
    </xref>, the method of matched asymptotic expansions <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-2">
     [2]
    </xref>, Strained Coordinates <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-2">
     [2]
    </xref>, the method of multiple scales <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-2">
     [2]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-5">
     [5]
    </xref> and Poincare-Lindstedt method <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-3">
     [3]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-6">
     [6]
    </xref>. This research paper aims to provide a comprehensive overview of perturbation theory, explaining mathematical methods for obtaining approximate analytical solutions to singular perturbation problems that lack exact solutions. Our objective is to equip young and established scientists and engineers with the skills to analyze equations encountered in their work. We present insights and techniques useful for tackling new problems, along with examples of singularly perturbed problems arising in physical contexts. While the material is available in various books and research articles, we have summarized the essential content concisely and effectively, serving as an introduction for new researchers. Perturbation methods are thoroughly discussed in references. A concise and accessible introduction to the subject is provided in this paper.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Materials and Methods</title>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Mathematical Framework</title>
    <p>The foundation of this research is based on the principles of perturbation theory, specifically focusing on both regular and singular perturbation problems. The methods employed in this study involve the application of various algebraic and analytical techniques that are well-established in applied mathematics. These include:</p>
    <p>1. Asymptotic Expansion: This technique involves expressing the solution as a series expansion in terms of a small parameter, typically denoted by ε. The series is then truncated to obtain an approximate solution. This method is particularly useful for regular perturbation problems.</p>
    <p>2. Method of Matched Asymptotic Expansions: This method is employed to solve singular perturbation problems, where different scales of the problem require different asymptotic expansions. The solutions obtained in different regions (e.g., inner and outer regions) are then matched in an overlapping region to ensure a smooth transition.</p>
    <p>3. Strained Coordinates: This technique modifies the independent variable(s) of the problem to capture the rapid changes in the solution within specific regions, often used in conjunction with other methods to handle singular perturbations.</p>
    <p>4. Method of Multiple Scales: This method is used to tackle problems with solutions exhibiting behavior on multiple time or spatial scales. By introducing multiple independent variables, each associated with a different scale, we can derive a set of coupled differential equations that can be solved more easily.</p>
    <p>5. Poincaré-Lindstedt Method: This perturbation technique is used to remove secular terms (terms that grow without bound) in the solution series, thereby ensuring the series remains uniformly valid over time.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. Analytical Techniques</title>
    <p>The mathematical methods were implemented using symbolic computation tools such as MATLAB and Wolfram Mathematica. These tools were employed to derive, manipulate, and simplify the resulting expressions from the perturbation techniques. Additionally, numerical simulations were performed to verify the accuracy of the analytical solutions, particularly in cases where exact solutions are known.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>2.3. Comparative Analysis</title>
    <p>A comparative analysis of the strengths and limitations of the aforementioned methods was conducted. This analysis involved applying each method to canonical perturbation problems, including regular and singular perturbations. The performance of each method was evaluated based on:</p>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>2.4. Case Studies</title>
    <p>Several case studies were selected from physical contexts, including fluid dynamics, quantum mechanics, and elasticity theory, where singular perturbation problems naturally arise. These case studies were used to demonstrate the practical application of the methods and to highlight the importance of selecting the appropriate technique based on the nature of the problem.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_5">
    <title>2.5. Validation</title>
    <p>The validity of the approximate solutions obtained through the various perturbation methods was confirmed by comparing them to known exact solutions (where available) or to high-precision numerical solutions. Convergence tests were conducted to ensure that the truncated series solutions provided sufficiently accurate approximations as the perturbation parameter approached zero.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Regular and Singular Perturbation Theory</title>
   <p>Perturbation theory encompasses two distinct categories: regular and singular perturbation problems. A regular perturbation problem is characterized by a power series expansion in ε with a nonvanishing radius of convergence, ensuring a smooth transition to the unperturbed solution as ε approaches zero. For a differential equation 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
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       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
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         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
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        = 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
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      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where ε is a small parameter, the solution is expanded as:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        y 
      </mi> 
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         ( 
       </mo> 
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          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
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        = 
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      <msub> 
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       <mn>
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       </mn> 
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        + 
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      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         y 
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       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
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        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>In contrast, singular perturbation problems exhibit a more complex behavior, with perturbation series that may not be power series or have a vanishing radius of convergence <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-7">
     [7]
    </xref>. In such cases, the exact solution may not exist or exhibit fundamentally different qualitative features when ε equals zero, compared to arbitrarily small but nonzero ε values. Moreover, the zeroth-order solution and the unperturbed problem's solution may differ, with the former potentially depending on ε and existing only for nonzero ε <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-8">
     [8]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-9">
     [9]
    </xref>. In singular perturbation theory, careful distinction between these two solutions is crucial. When ε causes rapid changes, the solution is split into regions (inner and outer). The outer solution is:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
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        <mtext>
          outer 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
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          x 
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        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mtext>
          outer 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msubsup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mtext>
          outer 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msubsup> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mtext>
          outer 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The inner solution is usually around the boundary layers and can be expressed as:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          inner 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ξ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, is a rescaled variable. Let's illustrate these concepts by exploring</p>
   <p>examples of both regular and singular perturbation problems.</p>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. Consider a Regular Perturbation Problem 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mn>
         
    2
   
        </mn> 
  
       </msup> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <mi>
        
   x
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   −
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   1
  
       </mn>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   0
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math>, 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   ≪
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   1
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math></title>
    <p>A solution that can be expressed in a closed form, using a finite number of operations, including addition, subtraction, multiplication, division, roots, and elementary functions, such as trigonometric functions, exponential functions, and logarithmic functions, without any approximation or truncation. In other words, an exact solution is a precise and explicit solution that can be written down exactly, without any error or approximation, using a finite combination of basic mathematical operations and functions. For example, the solution to the equation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, which is an exact solution because it can be expressed precisely and explicitly without any approximation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-6">
      [6]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-10">
      [10]
     </xref>.</p>
    <p>We begin solving the quadratic equation in x containing the parameter ε, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>This equation has exact solutions using the quadratic formula</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is given by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>These solutions can be expanded using the binomial expansion for small 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
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         = 
       </mo> 
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         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
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             + 
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           <mfrac> 
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                ε 
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           + 
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               − 
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              ) 
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             ! 
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             ( 
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               − 
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          </mrow> 
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           ⋯ 
         </mo> 
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       <mtr> 
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           + 
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               − 
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              ) 
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             ! 
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         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             128 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Thus, the exact solution</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             128 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              8 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               128 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                6 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              8 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               128 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                6 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>These binomial expansions converge if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Now, suppose we did not know the exact solution, how could we generate the approximate solutions for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>?</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Expansion Method</title>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-"></xref>Many physical problems involving the function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can be represented mathematically by the differential equation 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and the boundary condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, where x is an independent variable and ε is a parameter. Since an exact solution is often impossible, we seek an approximate solution for small ε. To do this, we assume a solution expansion in powers of ε: 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is independent of ε and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the solution for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo> 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. We then substitute this expansion into the differential equation 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and boundary condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, expand for small ε, and collect coefficients of each power of ε. Since these equations must hold for all ε values, each coefficient of ε must vanish independently. This usually yields simpler equations governing 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which can be solved successively. This approach, called perturbation theory, is useful when an exact solution is impossible. The next two examples demonstrate this method <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136536-11">
     [11]
    </xref>.</p>
   <sec id="s4_1">
    <title>4.1. Expansion in the Power Series in ε</title>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Given that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo> 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> then, we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and the solution is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Now, let’s try 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> disregarding 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting x into 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Equating the coefficients of each power of ε</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Now, let’s try 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> disregarding 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         O 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting x into 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Equating the coefficients of each power of ε</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              8 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              8 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s4_2">
    <title>4.2. Features of the Method: It’s Simple to Solve for x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub>, …</title>
    <p>But we need to guess the form 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> which is the asymptotic sequence.</p>
    <p>Let’s guess the asymptotic sequence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by substituting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> into the equation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mrow> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
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             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
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           </msup> 
           <msub> 
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              x 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
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       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
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       <mo>
         + 
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       <mn>
         0 
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       <mi>
         ε 
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       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
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          x 
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        <mn>
          0 
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        <mn>
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       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
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       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
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         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
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       </msub> 
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        <mi>
          x 
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        <mn>
          2 
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       </msub> 
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        <mi>
          ε 
        </mi> 
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        </mn> 
       </msup> 
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         + 
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       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
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        </mn> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
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       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
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          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
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          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
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        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
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       <mo>
         + 
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       <mn>
         0 
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       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0 
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       <msup> 
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        <mn>
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       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Equating coefficients</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
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        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Iteration Method</title>
   <p>Iteration refers to a method for improving the accuracy of the approximation by repeatedly applying the perturbation correction to the previous solution. Begin with an initial solution (usually the zeroth-order solution) and calculate the first-order correction using the perturbation equations. Add the first-order correction to the initial solution to obtain a new improved solution. Repeat steps with the new solution as the starting point, calculating the next higher-order correction. Continuing this process until the desired level of accuracy is achieved.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Rewrite as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Let’s try 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        ± 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> with initial condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Consider 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> to find when 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the solution is perturbed.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, when 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> and by using the binomial expansion as before</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>We realize that the coefficient of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> which is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> disagrees with that of the coefficient of the exact solution which is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>. That is to compare 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Therefore, we truncate after 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        O 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        O 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Now for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        O 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> substituting into 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>, we obtain</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               O 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  ε 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             O 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           8 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           8 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>We can see that the exact solution, approximate, and iteration are all the same for the positive results. Features: This correctly generates the form of the series automatically but requires an increase in the amount of work to higher-order terms. Earlier iterations gave the wrong higher-order terms.</p>
   <sec id="s5_1">
    <title>5.1. Consider the Singular Problem 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mn>
         
    2
   
        </mn> 
  
       </msup> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   x
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   −
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   1
  
       </mn>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   0
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math>, 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   ≪
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   1
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math></title>
    <p>We begin with the quadratic equation in x containing the parameter ε,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>There are two roots if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. This equation has exact solutions using the quadratic formula</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>These solutions can be expanded using the binomial expansion for small ε</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           ≈ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
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              ( 
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         </mtext> 
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           + 
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            ) 
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             ! 
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             ) 
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             ) 
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          <mn>
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               − 
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             ! 
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             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         10 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             ± 
           </mo> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Thus, the exact solution</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Realize the singular second root evaporates off to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> in the limit 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Now, suppose we did not know the exact solution, how could we generate the approximate solutions for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>?</p>
    <p>when an exact solution is impossible. The next two examples demonstrate this method.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>If 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>But for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> even 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have two roots. There is a big qualitative change. Typical of singular perturbation. The other root 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Dominant balance: Maybe the term 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is big for this missing root.</p>
    <p>We now find the first root by letting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Substituting into the perturbation problem, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, the first root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Rescaling is a technique to simplify the analysis of a perturbed problem by introducing new variables or parameters that absorb the small perturbation parameter ε. Rescaling involves multiplying or dividing the original variables or parameters by appropriate powers of ε, effectively “rescaling” them to reduce the complexity of the equations or expressions. We find the second root of the equation (1.3) by</p>
    <p>rescaling, we let substituting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> into the perturbation problem, and we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Extracting the exponents of the first two terms, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore this 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> becomes,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Multiply by ε, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting into 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> , we obtain,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, the first root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>But 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Therefore 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Thus, the solution from the expansion method equals the exact solutions.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             5 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The same as the exact solution.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s6">
   <title>6. Iteration Method</title>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Keeping the term 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> as a main term rather than as a small correction, hence x must be large. Therefore, at leading order, the -1 term in the equation will be negligible when compared with the x term.</p>
   <p>Therefore, as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Rewrite as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Using the rearrangement of the quadratic equation, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Let’s try 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> with initial condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Consider 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> to find when 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, the solution is perturbed.</p>
   <p>When 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mo> 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Using the binomial expansion as before, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
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       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Realize a slight difference between the exact solution and the Iteration method.</p>
   <sec id="s6_1">
    <title>6.1. Find the First Three Terms for All Three Roots of 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mn>
         
    3
   
        </mn> 
  
       </msup> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mn>
         
    2
   
        </mn> 
  
       </msup> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mrow>
   
        <mo>
         
    (
   
        </mo> 
   
        <mrow> 
    
         <mn>
          
     2
    
         </mn>
    
         <mo>
          
     +
    
         </mo>
    
         <mi>
          
     ε
    
         </mi>
   
        </mrow> 
   
        <mo>
         
    )
   
        </mo>
  
       </mrow>
  
       <mi>
        
   x
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   1
  
       </mn>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   0
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math></title>
    <p>Solving the perturbation problem, we find the first root by letting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting into the perturbation problem, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, we now let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Extracting the dominant terms, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, we let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> into the equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msqrt> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msqrt> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msqrt> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msqrt> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, one root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Also substituting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> into the equation</p>
    <p>
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             ) 
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            ) 
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             + 
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             ⋯ 
           </mo> 
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          </mo> 
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           + 
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             − 
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              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, the second root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We find the third root by using the method of rescaling.</p>
    <p>We let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting into the perturbation problem, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Extracting the exponents of the first two terms, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore this 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> becomes.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Multiply by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Setting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting into 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, the first root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>But 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Therefore 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Thus, the three roots are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msqrt> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msqrt> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
  </sec><sec id="s7">
   <title>7. Find the First Three Terms for All Three Roots of 

    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
      <mi>
       
   ε
  
      </mi>
  
      <msup> 
   
       <mi>
        
    x
   
       </mi> 
   
       <mn>
        
    3
   
       </mn> 
  
      </msup> 
  
      <mo>
       
   +
  
      </mo>
  
      <msup> 
   
       <mi>
        
    x
   
       </mi> 
   
       <mn>
        
    2
   
       </mn> 
  
      </msup> 
  
      <mo>
       
   +
  
      </mo>
  
      <mrow>
   
       <mo>
        
    (
   
       </mo> 
   
       <mrow> 
    
        <mn>
         
     2
    
        </mn>
    
        <mo>
         
     −
    
        </mo>
    
        <mi>
         
     ε
    
        </mi>
   
       </mrow> 
   
       <mo>
        
    )
   
       </mo>
  
      </mrow>
  
      <mi>
       
   x
  
      </mi>
  
      <mo>
       
   +
  
      </mo>
  
      <mn>
       
   1
  
      </mn>
  
      <mo>
       
   =
  
      </mo>
  
      <mn>
       
   0
  
      </mn>
 
     </mrow>

    </math></title>
   <sec id="s7_1">
    <title>7.1. Exact Solution</title>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, the first root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Solving for the second and third roots by using the quadratic formula, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ± 
           </mo> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   ε 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ± 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   4 
                 </mn> 
                 <mi>
                   ε 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mn>
                       1 
                     </mn> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                     <mi>
                       ε 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ± 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
               <mi>
                 ε 
               </mi> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     ε 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>By using the Binomial Expansion</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           ≈ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 ε 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  ε 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  ε 
                </mi> 
                <mn>
                  3 
                </mn> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mo>
                 ⋯ 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               8 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Using the binomial expansion once again, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ± 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s7_2">
    <title>7.2. Using the Expansion Method</title>
    <p>To solve the perturbed problem, we find the first root by letting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting into the perturbation problem, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, we now let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Extracting the dominant terms, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, we let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> into the equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             16 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         12 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         12 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         16 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, one root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Finding the second root, we let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and substituting into the perturbed problem.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
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            ) 
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             + 
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           + 
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         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, second root is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s7_3">
    <title>7.3. Rescaling</title>
    <p>We find the third root by using the method of rescaling.</p>
    <p>We let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting into the perturbation problem, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Extracting the exponents of the first two terms, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore this 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> becomes.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Multiply by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Setting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Substituting into 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo> 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating Coefficients of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>But 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Therefore</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, the three roots are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
  </sec><sec id="s8">
   <title>8. Model Problem: George Carrier</title>
   <p>The function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> satisfies the equation 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and is subject to the boundary condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Find the exact solution.</p>
   <p>Exact solution:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Applying the boundary condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we have</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Solving, we obtain</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <msup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <msup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            16 
          </mn> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Therefore, the exact solution is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Note that</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>For large x, 
    <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> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Using the binomial Expansion</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 ε 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>For 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ≫ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <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> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>For 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ≪ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <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> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <sec id="s8_1">
    <title>8.1. Expansion Method</title>
    <p>Treating it as a singular perturbation problem</p>
    <p>Let 
     <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>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <msub> 
        <msup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Applying the boundary condition</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, singular at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>This is not surprising because as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> exact value becomes singular at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s8_2">
    <title>8.2. Consider the Van Der Pol Oscillator Equation 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mover accent="true"> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mo>
         
    ¨
   
        </mo> 
  
       </mover> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   x
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <mover accent="true"> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mo>
         
    ˙
   
        </mo> 
  
       </mover> 
  
       <mrow>
   
        <mo>
         
    (
   
        </mo> 
   
        <mrow> 
    
         <mn>
          
     1
    
         </mn>
    
         <mo>
          
     −
    
         </mo>
    
         <msup> 
     
          <mi>
            x 
          </mi> 
     
          <mn>
            2 
          </mn> 
    
         </msup> 
   
        </mrow> 
   
        <mo>
         
    )
   
        </mo>
  
       </mrow>
 
      </mrow>

     </math> with 

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

     </math>, 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mover accent="true"> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mo>
         
    ˙
   
        </mo> 
  
       </mover> 
  
       <mrow>
   
        <mo>
         
    (
   
        </mo> 
   
        <mn>
         
    0
   
        </mn> 
   
        <mo>
         
    )
   
        </mo>
  
       </mrow>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   0
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math> 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mover accent="true"> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mo>
         
    ¨
   
        </mo> 
  
       </mover> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   x
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   −
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <mover accent="true"> 
   
        <mi>
         
    x
   
        </mi> 
   
        <mo>
         
    ˙
   
        </mo> 
  
       </mover> 
  
       <mrow>
   
        <mo>
         
    (
   
        </mo> 
   
        <mrow> 
    
         <mn>
          
     1
    
         </mn>
    
         <mo>
          
     −
    
         </mo>
    
         <msup> 
     
          <mi>
            x 
          </mi> 
     
          <mn>
            2 
          </mn> 
    
         </msup> 
   
        </mrow> 
   
        <mo>
         
    )
   
        </mo>
  
       </mrow>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   0
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math></title>
    <p>Using the perturbation method, we let</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> so that</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Substituting into the DE, we obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ¨ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ¨ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                { 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 ε 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mo>
                 ⋯ 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                } 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating coefficient of equal powers of ε, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus, the solution to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Using the initial condition, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Solving the second equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>But 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Solving for the homogeneous solution 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Finding a particular solution</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
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          <mover accent="true"> 
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             x 
           </mi> 
           <mo>
             ¨ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
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         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
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         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Substituting into 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Equating coefficients, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         9 
       </mn> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, a particular solution is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Thus, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> = homogeneous solution + A particular solution</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Applying the boundary conditions, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
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       <mi>
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       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Applying the boundary conditions, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> to</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
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         a 
       </mi> 
       <mi>
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       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           32 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Thus, the solution is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             32 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            9 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             32 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mn>
              8 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             32 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s8_3">
    <title>8.3. Find the Exact Solution of the Perturbation Problem 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   ε
  
       </mi>
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    y
   
        </mi> 
   
        <mo>
         
    ″
   
        </mo> 
  
       </msup> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mrow>
   
        <mo>
         
    (
   
        </mo> 
   
        <mrow> 
    
         <mn>
          
     1
    
         </mn>
    
         <mo>
          
     +
    
         </mo>
    
         <mi>
          
     ε
    
         </mi>
   
        </mrow> 
   
        <mo>
         
    )
   
        </mo>
  
       </mrow>
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    y
   
        </mi> 
   
        <mo>
         
    ′
   
        </mo> 
  
       </msup> 
  
       <mo>
        
   +
  
       </mo>
  
       <mi>
        
   y
  
       </mi>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   0
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math>, and Subject to the Boundary Condition 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   y
  
       </mi>
  
       <mrow>
   
        <mo>
         
    (
   
        </mo> 
   
        <mn>
         
    0
   
        </mn> 
   
        <mo>
         
    )
   
        </mo>
  
       </mrow>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <mn>
        
   0
  
       </mn>
 
      </mrow>

     </math>, 

     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <mi>
        
   y
  
       </mi>
  
       <mrow>
   
        <mo>
         
    (
   
        </mo> 
   
        <mn>
         
    1
   
        </mn> 
   
        <mo>
         
    )
   
        </mo>
  
       </mrow>
  
       <mo>
        
   =
  
       </mo>
  
       <msup> 
   
        <mi>
         
    e
   
        </mi> 
   
        <mrow> 
    
         <mo>
          
     −
    
         </mo>
    
         <mn>
          
     1
    
         </mn>
   
        </mrow> 
  
       </msup> 
 
      </mrow>

     </math></title>
    <p>Let 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> so that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Substituting into the equation, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, the solution is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Invoking the boundary condition, we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
  </sec><sec id="s9">
   <title>9. Conclusion</title>
   <p>This paper presents a comparative analysis of various algebraic methods for solving perturbation problems, highlighting their strengths and limitations. By exploring techniques such as expansion, iteration, and exact solutions using quadratic form and binomial expansion, researchers can select the most appropriate approach for their specific challenges. Through practical examples of singularly perturbed problems in physical contexts, the paper demonstrates the applicability of these methods across disciplines. With detailed explanations and work examples, researchers gain the skills to analyze and solve complex equations. Serving as a concise and comprehensive introduction to perturbation theory, this paper is an ideal starting point for new researchers in the perturbation field.</p>
  </sec><sec id="s10">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>This work is supported in part by the National Science Foundation grant no. HRD 1839895.</p>
  </sec>
 </body><back>
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   <title>References</title>
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